سایت NBIC-محققان با تصویربرداری از مغز یک موش در ابعاد نانومتری، ساختارهای موجود در شبکه‌های عصبی این جاندار را بررسی کردند. آن‌ها از طریق میکروسکوپ‌های الکترونی با استفاده از برش تکه‌ای از مغز موش تصاویر سه بعدی را بازسازی نمودند. این تصاویر امکان چندین
ارائه روشی جدید برای تصویربرداری و کاوش نانومقیاس مغز
به گزارش سایت فناوری های همگرا (NBIC) برای جف لیچمن مسئله اساسی این است که محققان چقدر باید از نزدیک مغز را بررسی کنند تا به حقایق آن دست یابند. گروهی از محققان از جمله جرمی نولز با هدایت لیچمن موفق به تصویربرداری در ابعاد نانو از مغز موش شدند. به گفته لیچمن یافته‌های این پژوهش می‌تواند درهایی را به سمت شناخت بهتر مغز و تأثیر یادگیری بر آن باز کند. گروهی از محققان از دانشگاه‌های معتبری جون هاروارد، MIT و جان هاپکینز برای ساخت تجهیزات مورد نیاز برای تصویربرداری و تحلیل نتایج همکاری کردند.
لیچمن می‌گوید: «مسئله دیگری که موجب شگفتی ما شد این بود که رشته‌های عصبی معمولاً از دو، سه و یا چند اتصال در یک شاخه عصبی تشکیل می‌شود» وی می‌افزاید: «باور ما براین بود که گیرنده‌های عصبی برای جمع آوری اطلاعات از بیشترین رشته عصبی ممکن استفاده کرده اما یافته‌ها نشان دادند که یک رشته عصبی از گیرنده‌های مختلف در یک رشته عصبی بهره می‌برد.»
نکته جالب توجه این است که رشته‌های عصبی که تماس بیشتری با شاخه عصبی دارند، ارتباط قوی‌تری دارند. لیچمن می‌افزاید : «وقتی از نمای نزدیک‌تر نگاه کنیم متوجه می‌شویم که این نتایج ممکن نیست تصادفی بدست آمده باشند. برخی از رشته‌های تمایل دارند تا با برخی از شاخه‌های عصبی نزدیک ارتباط برقرار کرده و با برخی دیگر که شرایط کاملاً مشابه دارند اتصال برقرار نکنند. این مطلب بیانگر این است که حتی در این حجم بسیار کوچک نیز، مغز الگوی خاصی برای دریافت و ثبت اطلاعات دارد.»
این پژوهش نشان داد که رشته‌های عصبی بر خلاف باور عمومی به دلیل فعالیت الکتریکی تغییر شکل نمی‌دهند.
لیچمن می‌گوید : «شکل گیرنده‌های عصبی از بلند و نازک تا بسیار کوتاه و ریشه دار تفاوت می‌کند. تصور می‌شود که شکل گیرنده‌های عصبی متأثر از فعالیت الکتریکی بوجود بیاید اما مشاهده چندین گیرنده عصبی با شکل‌های متفاوت و فعالیت الکتریکی یکسان صحت این مطلب را نقض می‌کند.»
این پژوهش نقطه عطفی در فعالیت چندین ساله لیچمن و همکارانش می‌باشد و علاوه به درک بهتر از مغز، امکان طراحی سامانه‌ای به منظور جمع آوری اطلاعات و تصویر برداری فراهم می‌سازد.
لیچمن در ادامه تشریح کرد: «بیشترین زمانی که طی این پژوهش صرف شد به منظور ساخت شبکه و خطوط لوله‌ای برای برداشت تصویر شد. بدین منظور نیاز با ساخت ابزاری بود تا برش بسیار نازکی از مغز بدهد. برای این منظور از روشی باید استفاده می‌شد که تا پیش از این به کار برده نشده بود.»
لیچمن و همکارانش هنگامی که سیستم را در جای خود مستقر ساختند با استفاده از میکروسکوپ الکترونی از بافت مغز تصویربرداری کردند. آن‌ها در ارتباط با همین موضوع روشی را طراحی کردند تا از میان چندین لایه، سلول‌ها را دنبال کنند. این قابلیت امکان ایجاد رشته‌های عصبی را در تصاویر سه بعدی امکان پذیر می‌کند. از این تصاویر به عنوان پایگاه داده برای دریافت اطلاعات بیشتر در مورد اتصالات شبکه عصبی نیز می‌توان استفاده کرد.
لیچمن اذعان داشت: «مهم‌ترین قابلیت این پژوهش آن است که از این تصاویر بارها و بارها برای تحلیل و آنالیز می‌توان بهره برد بدون آنکه آسیبی به خود مغز وارد شود. برای تولید این تصاویر نیز تنها از بخش بسیار کوچکی از مغز استفاده می‌شود. ما از مغز در ابعاد ۴۰ در ۴۰ در ۴۰ میکرون تصویربرداری کردیم و نتایج حاصل به صورت موفقیت‌آمیز در محدوده ۱۵۰۰ میکرون مکعب بازسازی شد که این برابر سه میلیاردیوم اندازه مغز موش می‌باشد.»
مراکز انتخاب شده در تصویر برداری در سلول‌های بزرگ انتخاب می‌شود تا درک بهتری از نحوه قرار گیری دیگر سلول‌ها کشف شود.
لیچمن در ادامه می‌گوید: «ما دریافتیم که ۱۵۰۰ سلول عصبی در این حجم بسیار کوچک رشته عصبی را می‌سازند که درک فوق العاده ای از ساختار شبکه عصبی پستانداران به ما می‌دهد.»
مشاهدات نشان دادند که در هر میکرون مکعب یک سینپس (اتصال عصبی) وجود دارد. این بدان معنی می‌باشد که با دقیق‌ترین تصویر برداری ممکن از روش مغناطیسی –رزونانسی که اندازه هر پیکسل یک میلیمتر مکعب می‌باشد یک میلیارد اتصال عصبی وجود دارد.
لیچمن بیان کرد :«این تصور ساده لوحانه ای خواهد بود که تنها با داشتن اطلاعات بیشتر، درک کاملی از مغز خواهیم داشت. بلکه این مشاهدات نشان داد که هراندازه اطلاعات بیشتری دراین‌باره پیدا می‌کنیم بیشتر از حد تصورات ما نیاز است تا به جلو گام برداریم.»
