ایجاد مسیرهای عصبی مصنوعی برای انجام مطالعات مغزی

گروهی از محققان فرانسوی توانسته‌اند شبکه‌های نورونی را روی یک سامانه میکروسیالی بازتولید نمایند تا بدین ترتیب مسیرهای نورونی مغز را به شکلی واقعی‌تر شبیه سازی نمایند.

فقدان مدل‌های واقعی فیزیولوژیکی، مطالعه رشد و تخریب سلول‌های مغزی را با دشواری
مواجه ساخته است. حال گروهی از محققان فرانسوی توانسته‌اند شبکه‌های نورونی را روی
یک سامانه میکروسیالی بازتولید نمایند تا بدین ترتیب مسیرهای نورونی مغز را به شکلی
واقعی‌تر شبیه سازی نمایند.

مدل‌های آزمایشی مغز که در حال حاضر استفاده می‌شوند، شامل کاشت سلول های نورونی و
مدل‌های مربوط به کل بدن حیوان است؛ با این حال در اولی ساختارهای پیچیده‌ای که
درون بدن موجود زنده وجود دارند، یافت نمی‌شود و در دومی مطالعه در سطح سلولی امکان‌پذیر
نیست. برای حل این مشکل ژان لوئیس ویووی از موسسه کوری در پاریس به‌همراه همکارانش
یک ابزار میکروسیالی تولید کرده‌اند که امکان رشد اتصالات سیناپسی جهت‌دار و
عملکردی را به‌صورت برون‌تنی فراهم می‌آورد.

این ابزار از دو محفظه کاشت سلولی تشکیل می‌شود که توسط میکروکانال‌هایی به یکدیگر
متصل شده‌اند. آکسون‌ها به‌درون این میکروکانال‌ها نفوذ کرده و شبکه‌های عصبی را
تشکیل می‌دهند. آکسون‌ها الیاف عصبی هستند که پالس‌های عصبی را از بدنه اصلی سلول
عصبی به‌سمت خارج از آن هدایت می‌کنند. در ابزارهای قبلی امکان ایجاد شبکه‌های یک‌طرفه
که درون موجودات زنده یافت می‌شود، وجود نداشت، زیرا آکسون‌ها از هر محفظه به سوی
محفظه مقابل کشیده شده و درون میکروکانال‌ها در هر دو جهت رشد می‌کردند.

این پژوهشگران با مشاهده این امر که موانع فیزیکی می‌توانند رشد آکسون‌ها را محدود
کنند، نوعی میکروکانال‌های قیفی‌شکل به‌نام «دیودهای آکسونی» تولید کردند که در آن
آکسون‌ها تنها می‌توانند از سوی یک محفظه به‌سوی محفظه مقابل رشد کنند و امکان رشد
در جهت مخالف وجود ندارد.

آزمایش‌هایی که روی نورون‌های قشر مغزی موش انجام شد نشان داد که ۹۷ درصد آکسون‌ها
در جهت مورد نظر رشد یافته‌اند.

این پژوهشگران نورون‌های قشری (لایه خارجی مغز) را درون محفظه‌ای که امکان رشد
آکسون‌ها به‌سمت محفظه دیگر را داشت، و نورون‌های striatal (از بخش داخلی مغز) را
در محفظه دریافت کننده قرار دادند؛ بدین ترتیب توانستند یک مسیر عصبی حاوی دو نوع
نورون مختلف را بازسازی کنند. به‌علاوه، امکان نگهداری از این شبکه‌ها به مدت سه
هفته به صورت برون‌تنی وجود داشت که این امر انجام آزمایش‌های بلندمدت و کوتاه‌مدت
را فراهم می‌آورد.

بونی فایرشتاین متخصص نوروبیولوژی سلولی از دانشگاه روتگرز در نیوجرسی آمریکا می‌گوید:
«من از سادگی این سامانه بسیار لذت بردم. تولید و استفاده از این ابزار آسان بوده و
امکان بازتولید اتفاقات درون بدن را در خارج از بدن ایجاد می‌کند».

جزئیات این تحقیق در مجله Lab Chip منتشر شده است.