دانشمندان موفّق به مشاهده‌ی فعّالیّت الکتریکی نورون‌ در مغز زنده شدند

Scientists Watch Live Brain Cell Circuits Spark and Fire

دانشمندان مگس دروزوفیلا ملانوگاستر را به‌کارگرفتند تا برای نخستین بار نشان‌دهند که دسته‌ی جدیدی از پروتئین‌های مهندسی‌شده می‌تواند برای مشاهده‌ی فعّالیّت الکتریکی نورون‌ها در مغز زنده مورد استفاده قرارگیرد. نتایج این پژوهش‌ها نشان‌می‌دهد که این پروتئین‌ها می‌توانند به عنوان ابزاری امیدبخش برای بررسی فعّالیّت نورون‌ها در موجودات گوناگون و نیز مطالعه‌ی چگونگی تأثیرات مخرّب بیماری‌های عصب‌شناختی بر فعّالیّت عادی نورون‌ها مورد استفاده قرارگیرند.

سلول‌های عصبی برای کنترل اندیشه‌ها، حرکات و احساسات از الکتریسیته استفاده‌می‌کنند. از اواخر قرن نوزدهم، یعنی زمانی که دکتر Luigi Galvani پاهای قورباغه‌ای را با شوک‌های الکتریکی به حرکت واداشت، دانشمندان در پی این بوده‌اند که با مشاهده‌ی این فعّالیّت‌های الکتریکی، چگونگی به‌کارگیری الکتریسته را در این فرایندها بیابند. آن‌ها معمولاً مستقیماً با استفاده از الکترودها یا رنگ‌های سمّیِ حسّاس به ولتاژ این فعّالیّت‌های الکتریکی را بررسی‌می‌کردند و یا به طور غیر مستقیم از یابنده‌های کلسیم استفاده‌می‌کردند؛ روش‌هایی که مستلزم مرگ حیوان بود. این مطالعات که به سرپرستی دکتر Michael Nitabach و دکتر Vincent Pieribone در مدرسه‌ی پزشکی Yale به‌انجام‌رسید، نشان‌می‌دهد که دسته‌ای از پروتئین‌های فلئورسنت به نام GEVI‌ها می‌تواند محقّقان را در مشاهده‌ی فعّالیّت الکتریکی نورون‌ها در حیوان زنده یاری‌دهد.

Pieribone و همکارانش ArcLight را که پروتئینی از دسته‌ی GEVI‌ها می‌باشد، تولیدکردند. هنگامی که ولتاژ نورون تغییرکند، ArcLight می‌درخشد و هم‌زمان پژوهشگران را قادر به مشاهده‌ی فعّالیّت الکتریکی نورون‌ها می‌کند. در این پژوهش Nitabach و همکارانش مگس دروزوفیلا ملانوگاستر را طوری مهندسی‌کردند تا پروتئین ArcLight را در نورون‌هایی که چرخه‌ی خواب یا احساس بو را کنترل‌می‌کنند، بیان‌کند. پژوهشگران با آزمایش‌های ابتکاری نشان‌دادند که ArcLight فعّالیّت الکتریکی نورون‌ها را در مغز زنده نمایش‌می‌دهد. در این آزمایش‌ها محقّقان به‌طور هم‌زمان، از یک سو با میکروسکوپ و با کمک ArcLight و از سوی دیگر با الکترودها فعّالیّت الکتریکی نورون‌ها را بررسی‌کردند که نتایج دقیقاً بر هم منطبق بود‌:

آزمایش‌های بعدی نشان‌داد که ArcLight در اثر فعّالیّت‌ الکتریکی قسمت‌هایی از مغز می‌درخشد که دست‌یابی به آن قسمت‌ها با تکنیک‌های قبلی ممکن نبود. این نتایج نوید از این می‌دهد که در آینده بتوان با کمک پروتئین‌ ArcLight و دیگر پروتئین‌های GEVI‌، چرخه‌های فعّالیّت نورون‌ها را در دو وضعیّت سلامت و بیماری بررسی‌نمود.

بن‌مایه