رصد توهج 76 ألف خلية ..أثناء مشاهدة فأر لفيلم “حرب النجوم..!!
مخ الثدييات عبارة عن شبكة معقدة من مليارات الخلايا المتصلة عبر تريليونات العقد التي لم يتمكن علماء الأعصاب من فك رموزها. والآن، رسم الباحثون خريطةً للعديد من الخلايا والوصلات في جزء لا يتجاوز حجمه مليمترًا مكعبًا واحدًا من دماغ فأر.
قال جاكوب رايمر، عالم الأعصاب بكلية بايلور للطب، لموقع livescience: “يبدو الملليمتر صغيرًا، لكن توجد داخله كيلومترات من الأسلاك”. رايمر هو المؤلف الرئيسي لإحدى الدراسات العشر الجديدة التي تشرح كيفية عمل هذه الخريطة الدماغية.
رايمر عضو بفريقMICrONS، الذي يضم أكثر من 150 عالمًا أمريكيًا. في أوراق بحثية بمجلة نيتشر، كشفوا عن الخريطة العصبية ثلاثية الأبعاد “الشبكة العصبية”، ووصفوا فائدة هذه البيانات لاستكشاف آليات عمل الدماغ.
ليليان موخيكا-بارودي، عالمة الأعصاب بجامعة ستوني بروك -لم تشارك في العمل -قالت لموقع livescience: “هذا يُسهّل رصد وظائف الخلايا العصبية وفهم كيفية ارتباطها معًا.”
بنى الباحثون خريطة الشبكة العصبية باستخدام فأر مُعدّل وراثيًا، تتوهج خلاياه العصبية عند إثارتها. وأمكن رصد خلايا الدماغ باستخدام مجهر أثناء مشاهدة الفأر مقاطع فيديو لأفلام مثل”حرب النجوم“.
سجّل الباحثون نشاط المخ في 76,000 خلية عصبية داخل مليمتر مكعب من الفص القذالي، وهوأساسي للمعالجة البصرية بالمخ. وباستخدام مجهر إلكتروني، استخلص الفريق دماغ الفأر وفحص سماته التشريحية، مثل أشكال الخلايا والوصلات بالفص نفسه.
واستدلالًا بالصور التشريحية وصور الخلايا المتوهجة، قامت خوارزمية للتعلم الآلي بتتبع خلايا الدماغ وامتداداتها، منتجةً خريطة متكاملة ثلاثية الأبعاد وتضم 200,000 خلية و523 مليون وصلة بين الخلايا العصبية “المشابك العصبية“.
يحتوي الدماغ على خلايا تؤدي وظائف مختلفة، منها ما يرسل الإشارات، والخلايا الدبقية التي تدعم وظيفة الخلايا العصبية. تمكنت أداة التعلم الآلي من التمييز بين عشرات أنواع الخلايا بناءً على خصائصها الفيزيائية.
صرح فورست كولمان، عالم الأعصاب بمعهد ألين والمؤلف الرئيسي لورقتين بحثيتين، بأن هذه البيانات أكبر بثلاث مرات من شبكة عصبية مأخوذة لجزء من دماغ بشري، وأكبر بـ 40 مرة من شبكة عصبية لدماغ ذبابة الفاكهة بالكامل، مما يجعلها أكبر شبكة عصبية حتى الآن.
إلى جانب كشف كيفية عمل الدماغ، تقدم خريطة الشبكة العصبية “رؤىً حاسمة لمعالجة الاضطرابات المرتبطة بخلل الدوائر العصبية”، فغالبًا ما يُؤدي تراكم الترسبات الضارة بسبب مرض الزهايمر، والتلف الناتج عن التصلب المتعدد، لإتلاف الشبكات العصبية.
