عضویت

مشاهده تعامل نورون‌ ها

قالیشویی شفقی 1 دی 1398, 07:00 مقالات

حداقل از دهه ۱۹۵۰ تاکنون محققان بر این باور بوده‌اند که مغز نوعی رایانه است که در آن نورون‌ها مدارهای پیچیده‌ای تشکیل می‌دهند و این نورون‌ها در هر ثانیه تعداد بی‌شماری محاسبات انجام می‌دهند. چند دهه بعد، دانشمندان علوم اعصاب دانستند که این مدارهای مغزی وجود دارند، اما محدودیت‌های فنی بشر اغلب جزئیات محاسبات آنها را از دسترس دور نگه داشته است.

اکنون دانشمندان علوم اعصاب دانشگاه استنفورد گزارش داده‌اند که در نهایت توانسته‌اند به لطف یک مولکول که در واکنش به تغییرات الکتریکی ظریفی که نورون‌ها از آن برای انجام محاسبات خود استفاده می‌کنند، روشن‌تر از قبل می‌شود، آنچه در مدارهای مغز رخ می‌دهد را رصد کنند.

شفقی

در حال حاضر یکی از بهترین راه‌ها برای ردیابی فعالیت الکتریکی نورون‌ها، مولکول‌هایی هستند که در حضور یون‌های کلسیم درخشان می‌شوند؛ یعنی لحظه‌ای که یک نورون سیگنال الکتریکی را به دیگری منتقل می‌کند. اما کلسیم خیلی آهسته جریان می‌یابد و نمی‌تواند تمام جزئیات نورون را نشان دهد و به هیچ وجه به تغییرات الکتریکی ظریف که واکنش نشان نمی‌دهد.

یک روش جایگزین برای حل این معضل کاشت الکترودها است، اما در نهایت این الکترودها به نورون‌ها آسیب می‌رسانند و قرار دادن الکترود در تعداد بی‌شماری از نورون‌ها در موجودات زنده عملی نیست.

محققان برای حل این مشکل به سرپرستی "مایکل لین" استادیار علوم مغز و اعصاب و مهندسی زیستی و عضو مؤسسه علوم اعصاب "Wu Tsai" و "استفان دیودون" مدیر تحقیقات در "École" پاریس بر مولکول‌های فلوئورسنت متمرکز شدند که روشنایی آنها مستقیما به تغییرات ولتاژ در نورون‌ها مرتبط است، ایده‌ای که "لین" و تیمش سال‌ها روی آن کار کرده بودند.

با این حال، این مولکول‌ها مشکل خاص خود را داشتند؛ درخشش آنها همیشه خیلی به ولتاژ ارتباط نداشت، بنابراین "لین" و گروهش در دانشگاه استنفورد به روش شناخته شده‌ای در زیست شناسی به نام "الکتروپوراسیون" روی آوردند.

محققان در این روش از کاوشگرهای الکتریکی برای ایجاد سوراخ در غشای سلولی استفاده می‌کنند که در اثر این کارف ولتاژ آنها به سرعت مانند یک باتری سوراخ شده به صفر می‌رسد. "لین" و همکارانش با سوراخ کردن غشای چندین مولکول منتخب توانستند آنهایی را که روشنایی آنها بیشترین تغییر را نسبت به تغییر ولتاژ دارند، انتخاب کنند. "لین" گفت مولکول حاصل موسوم به "ASAP۳" پاسخگوترین نشانگر به ولتاژ است.

"دیودون" و آزمایشگاه وی بر روی یک مشکل دیگر متمرکز شدند. اینکه چگونه می‌توان نورون‌ها را در اعماق مغز اسکن کرد. برای ساختن مولکول‌های فلوئورسنتی مانند "ASAP۳" در اعماق مغز، محققان اغلب از تکنیکی به نام "تصویربرداری دو فوتونی" استفاده می‌کنند که از پرتوهای لیزر مادون قرمز استفاده می‌کند که می‌توانند به بافت نفوذ کنند.

سپس محققان به منظور اسکن به اندازه کافی سریع چند نورون و دیدن تعامل آنها که تنها در حدود یک هزارم ثانیه طول می‌کشد، باید نقاط تابش لیزر را به سرعت از یک نورون به نورون دیگر منتقل کنند، کاری که انجام مطمئن آن در حیوانات که حرکت می‌کنند، سخت است.

"دیودون" و همکارانش راه حل را پیدا کردند که یک الگوریتم جدید به نام "تحریک حجمی منطقه‌ای فوق سریع" یا "ULoVE" است که در آن لیزر سریعاً چندین نقطه از حجم اطراف یک نورون را اسکن می‌کند.

"دیودون" گفت: چنین استراتژی‌هایی که در آن هر پالس از لیزر به دقت شکل گرفته و به فضای مناسب درون بافت فرستاده می‌شود، استفاده بهینه از قدرت نور را شامل می‌شود و امیدوارم به ما امکان ضبط و تحریک میلیون‌ها مکان در مغز را در هر ثانیه بدهد.

محققان با کنار هم قرار دادن این روش‌ها در موش‌ها نشان دادند که می‌توانند جزئیات زیادی از فعالیت مغز آنها را در لایه‌های بالای مغز که کنترل حرکت، تصمیم گیری و سایر عملکردهای شناختی را بر عهده دارد، ردیابی کنند.

"لین" گفت: اکنون می‌توانیم نورون‌های موجود در مغز موش زنده را با دقت بسیار بالایی نگاه کنیم و می‌توانیم این کار را برای مدت طولانی دنبال کنیم. این امر باعث می‌شود نه تنها چگونگی پردازش سیگنال نورون‌ها از سلول‌های عصبی دیگر و نحوه تصمیم گیری آنها، بلکه چگونگی تغییر محاسبات نورون‌ها با گذشت زمان را دریابیم.

در این میان "لین" و همکارانش بر بهبود بیشتر روش‌های خود متمرکز هستند. وی گفت: مولکول "ASAP۳" اکنون بسیار قابل استفاده است، اما ما اطمینان داریم که "ASAP۴" و "ASAP۵" به وجود خواهند آمد.

الکتروپوراسیون(Electroporation) یک روش میکروبیولوژی است که در آن اعمال یک میدان الکتریکی به سلول‌ها به منظور افزایش نفوذپذیری غشاء سلولی، اجازه می‌دهد مواد شیمیایی، مواد دارویی یا DNA به سلول منتقل شوند. این روش الکتروترنسفر نیز نامیده می‌شود. در میکروب‌شناسی، فرآیند الکتروپوراسیون اغلب برای تبدیل باکتری‌ها، مخمرها یا پروتئین‌های گیاهی به وسیله وارد کردن DNA کدگذاری شده جدید مورد استفاده قرار می‌گیرد. اگر باکتری‌ها و پلاسمیدها با هم مخلوط شوند، پلاسمیدها می‌توانند بعد از الکتروپوراسیون به باکتری تبدیل شوند، هرچند بسته به اینکه چه چیزی منتقل می‌شود پپتیدهای نفوذکننده سلولی یا Cell-Squeezeها می‌توانند مورد استفاده قرار گیرد. الکتروپوراسیون با مکانیزم عبور هزاران ولت در فاصله یک تا دو میلی‌متر سلول‌های معلق در یک دستگاه الکتروپوراسیون کار می‌کند. پس از آن، جمعیت سلول‌ها باید با دقت مدیریت شوند تا آن‌ها فرصتی برای تقسیم شدن داشته باشند، تا سلول‌های جدید شامل پلاسمیدهای تکثیر شده تولید شود. این روند تقریباً 10 برابر مؤثرتر از تبدیل شیمیایی است.

الکتروپوراسیون همچنین برای وارد کردن ژن‌های خارجی به سلول‌های در حال کشت، به خصوص سلول‌های پستانداران بسیار مفید است. به عنوان مثال، آن را در روند تولید موش‌های آزمایشگاهی و همچنین در درمان تومور، ژن درمانی و درمان مبتنی بر سلول می‌توان استفاده کرد. فرآیند وارد کردن DNA خارجی به سلول‌های یوکاریوتی به عنوان "transfection" شناخته می‌شود. الکتروپوراسیون برای وارد کردن به سلول‌ها در تعلیق با استفاده از دستگاه‌های الکتروپوراسیون بسیار مؤثر است. الکتروپوراسیون برای استفاده در بافت موجودات زنده اثبات شده است. سلول‌های پایه را نیز می‌توان با استفاده از الکتروپوراسیون انتقال داد و محققان راه حلی برای جایگزینی سلول‌هایشان بعد از ترنسفکشن ارائه داده‌اند. با این حال یک نگرانی در مورد الکتروپوراسیون وجود دارد و این است که پس از فرآیند الکتروپوراسیون، فرآیند بیان ژن بیش از ۷۰۰۰ ژن می‌تواند تحت تأثیر قرار گیرد. این امر می‌تواند مشکلاتی را دربرداشته باشد که بیان ژن باید کنترل شود تا نتایج دقیق و تضمینی ارضا شود.

ابوذر

همجوشی سلولی نه تنها به عنوان یک فرایند ضروری در زیست‌شناسی سلولی، بلکه همچنین به عنوان یک روش مفید در بیوتکنولوژی و پزشکی مورد توجه است. سلول‌های همجوشی شده مصنوعی می‌تواند برای بررسی و درمان بیماری‌های مختلف مانند دیابت، بازسازی آکسون‌ها در سیستم عصبی مرکزی و تولید سلول‌هایی با خواص مورد نظر مانند واکسن‌های سلولی برای ایمونوتراپی سرطان استفاده شود. با این حال اولین و شناخته شده‌ترین کاربرد همجوشی سلول، تولید آنتی‌بادی‌های مونوکلونال در تکنولوژی هیبریدوم است. سلول‌های هیبرید به وسیله اتصال لنفوسیت‌های B تولیدکننده آنتی‌بادی با سلول‌های سرطانی سلول‌های لنفوسیت B تشکیل می‌شوند.

 

مطالب مرتبط :


جرم کهکشان راه شیری

یک گروه بین‌المللی از محققان از مدل‌های پیشرفته برای محاسبه جرم

منعقد کننده داخلی در دانشگاه حکیم سبزواری

محل استفاده این محصول بیشتر در کارخانه‌هایی مانند فولاد است که

مقایسه خود با کشورهای پیشرفته

دکتر منصور غلامی صبح امروز (شنبه، ۲۳ آذر) در جشنواره ملی تجلیل از پژوهشگران و

حمایت از تفاهم‌ نامه شرکت‌ های فناور

با اشاره به برگزاری نمایشگاه تقاضای ساخت و تولید ایرانی (تستا) از روز ۲۶ تا ۲۹

نانو ذرات مؤثر بر تومور مغزی و زخم‌ دیابتی

اختراعاتم در زمینه‌ی تومورهای مغزی و زخم دیابتی بوده که نتایج آن در

تولید مواد زیست‌‎ سازگار بند آورنده خون

مسعود حافظی مدیر عامل یک شرکت دانش بنیان تولید کننده نانو مواد کاربردی در صنعت

هوش مصنوعی را برای کشف سیارات فرا خورشیدی

مقامات ناسا نیز باور دارند که شاید هوش مصنوعی بتواند به جستجوی زندگی روی سیارات

پژوهش اثربخش و فناوری ارزش‌آفرین و رونق تولید

با توجه به نامگذاری ۲۵ آذرماه به نام "روز پژوهش" از طرف شورای فرهنگ عمومی،

راه‌ حل فشار خون بالا فقط دارو نیست

در آستانه قرن ۲۱ میلادی، برجسته‌ترین واقعه‌ای که جوامع و کادر بهداشتی

اختلال عملکرد مغزی در کودکان مبتلا به دیابت

مطالعه جدید محققان دانشکده پزشکی دانشگاه استنفورد که در مجله PLOS Medicine

رگه‌ ببری انسلادوس

یک مطالعه جدید باعث برملا شدن راز شکاف‌های نمادین قمر یخی

کشور های فعال در حوزه ایمپلنت مغزی

این حوزه همواره مورد توجه ستاد توسعه علوم و فناوری‌های شناختی معاونت علمی

مدل سه بعدی از بافت عصبی

پژوهشگران "دانشگاه ایلینوی در اربانا- شمپین"(U of I) توانسته‌اند

انقلابی در صنعت خودروسازی

"ایلان ماسک" (Elon Musk)، مدیر عامل شرکت تسلا ۲۲ نوامبر طی رویدادی در لس آنجلس،

بازار کار هوش مصنوعی

هوش مصنوعی یکی از گرایش‌های مقطع کارشناسی ارشد مهندسی کامپیوتر است. این

انتشار مقالات ایرانی در اسکوپوس

دکتر مسعود برومند در این نشست خبری که ظهر امروز (دوشنبه، ۱۸ آذر) در سالن شهدای

تبدیل جنازه به خاک

استارتاپ "ریکامپوز"(Recompose) واقع در سیاتل آمریکا اولین سایت کمپوست انسانی

برگزیدگان جشنواره جوان خوارزمی

علیرضا اللهیاری، دبیر جشنواره جوان خوارزمی با اعلام این خبر اظهار

باتری‌ های سال 2019

بسیاری از افراد یک جامعه از جمله خودروسازان، تولیدکنندگان لوازم الکترونیکی و

لباس پرستار و کاهش اضطراب کودکان

حدود ۳۰ درصد از کودکان، حداقل یک‌بار در طول دوران کودکی در بیمارستان بستری

شناسایی فلزات سنگین در آب

با بیان اینکه این طرح از سوی سمیرا ساجد، دانشجوی دوره دکتری دانشگاه تهران

ماده سازگار با محیط زیست برای جذب کربن

دانشمندان "دانشگاه فناوری چالمرز"(Chalmers University of Technology) و "دانشگاه

ابرسیاه‌ چاله 40 میلیارد برابر خورشید

ستاره شناسان موسسه فیزیک فرازمینی "مکس پلانک" و رصدخانه دانشگاه مونیخ با

سکسکه و تنفس جنین

شاید سکسکه برای بزرگسالان فقط یک موضوع آزاردهنده باشد اما برای نوزادان، روشی

سنجش زودهنگام سرطان

با بیان این مطلب گفت: مراحل مقدماتی و آزمایشگاهی این تست طی شده اما برای این که

درآمد صادراتی تجهیزات پزشکی معادل نفت

حمیدرضا خرم خورشید، استاد مرکز تحقیقات ژنتیک دانشگاه علوم بهزیستی و

ارتباط میان ویتامین آ و واکنش مغز

شاید یافته‌های یک پژوهش جدید بتواند راه را برای درک مکانیسم‌هایی که

شبکه‌ های اجتماعی و تبلیغات شرکت‌

رسانه‌های اجتماعی گروهی از برنامه‌های کاربردی مبتنی بر اینترنت هستند

بزرگترین چالش پیش روی ژن‌ درمانی

ژن‌درمانی پس از شناخته شدن به عنوان یک درمان بالقوه برای برخی از اختلالات

تشخیص روز از شب

محققان از کشف سه نوع سلول در چشم خبر دادند که نور را تشخیص می‌دهند و ساعت

درمان بیماری‌ عصبی با کرم

پژوهشگران سعی دارند روش جدیدی برای درمان بیماری‌هایی مانند هانتینگتون و

یشگیری از ایدز و انگ‌ زدایی از بیماران

با اشاره به هفته جهانی اطلاع‌رسانی ایدز و تشکیل کمپین خودجوش دانشجویی برای

نمایشگر در بطری نوشابه

با توجه به اینکه قسمت جدید فیلم جنگ ستارگان از ۲۰ دسامبر پخش می‌شود و با

جیغ گیاهان زمان استرس

اگرچه در سال‌های اخیر ثابت شده که گیاهان از قدرت دیدن، شنیدن و بویایی

موفقیت در ورزش

از جمله عوامل موثر بر عملکرد ورزشی می‌توان به عوامل اقتصادی، اجتماعی،

هوش مصنوعی که مثل نوزاد

ما اغلب از هوش مصنوعی به عنوان ابزاری برای اتوماسیون یا خودکار سازی کارهای خاص

کشف مولکولی برای نابودی سلول‌ های سرطانی

درصد بقای پنج ساله بیماران مبتلا به سرطان لوزالمعده تا ۹ درصد سقوط کرده است که

کاوشگر خورشیدی پارکر

این کاوشگر در طول سال گذشته سه برابر بیشتر از هر فضاپیمای دیگری در تاریخ به

یک گام به درمان آلزایمر

مناطقی از مغز که نقش مهمی در حافظه دارند به دلیل دیواره ضخیم سلول‌ها به

نورون مصنوعی با توانایی درمان آلزایمر

گروهی از محققان بین‌المللی پس از چند دهه تلاش به اولین پیشرفت جهانی در

کوک سازها با ژانر نجوم

بی‌جهت نیست که می‌گویند موسیقی از ابتدای خلقت انسان بوده؛ صدای

دستاوردهای فنی متخصصان حوزه علوم اعصاب

دکتر محمدتقی جغتایی، مشاور عالی ستاد توسعه علوم و فناوری‌های شناختی

سردترین واکنش شیمیایی تاریخ

وقتی به مقیاس اتمی می‌روید، اتفاقات خیلی سریع‌تر از آنچه به آن عادت

تسهیلات بلاعوض صندوق نوآوری برای استانداردهای صنعت هوایی

وی با بیان اینکه تسهیلات مالی این صندوق در قالب‌های متنوعی چون تسهیلات

فناوری‌ های نمایشگاه CES ۲۰۲۰

نمایشگاه فناوری "CES" امسال، از روز هفتم تا دهم ژانویه در لاس‌وگاس برگزار

دستاوردهای علمی یک دهه

از آنجا که زمان کمی تا شروع سال میلادی ۲۰۲۰ باقی مانده است فرصتی به دست

یکپارچه‌ سازی بیمه‌ های سلامت

در نظام بیمه سلامت ایران چندین صندوق بیمه بدون وجود مقررات کافی برای انتقال و

ترمیم صخره‌ های مرجانی

شفقی : بلندگوهای زیر آب می‌توانند با پخش صدای صخره‌های مرجانی سالم که

اشتغالزایی و جلوگیری از مهاجرت روستائیان

شفقی : دکتر رحیمی، مجری طرح اسناد برنامه توسعه اقتصادی و اشتغال‌زایی

دوران جنینی و بیماری‌ های قلبی و فشار خون

شفقی : پژوهش‌های اخیر، حاکی از آن هستند که یکی از عوامل مهم و تأثیرگذار در

ضرر کفش پاشنه بلند

پوشیدن کفش‌های پاشنه بلند،‌ نیروی تماس مفصلی در کمپارتمانت داخلی


ارسال نظر

عکس خوانده نمی شود

کلیه حقوق محفوظ و متعلق به قالیشویی شفقی است.
انصراف