Accessibility links

logo-print

تطوير نموذج ثلاثي الأبعاد يحاكي وظائف أنسجة المخ


نموذج يحاكي وظائف الدماغ طوره علماء في جامعة تافتس

نموذج يحاكي وظائف الدماغ طوره علماء في جامعة تافتس

استطاع باحثون أميركيون تطوير أول نموذج ثلاثي الأبعاد قادر على محاكاة وظائف أنسجة المخ البيضاء والرمادية والعمليات الكيميائية والعصبية فيها، ما يمنح فرصا جديدة لدراسة كيفية عمل الدماغ وعلاج أمراض مثل الزهايمر وحالات التلف في أنسجة الدماغ الناتجة عن الصدمات.

وهذا النموذج الذي يعيد إنتاج بنية معقدة للقشرة المخية، يظهر تفاعلات حيوية كيميائية وكهربائية فيزيولوجية، وبإمكانه العمل في داخل المختبر على مدى أشهر، بحسب هؤلاء الأخصائيين في الهندسة الحيوية الذين نشرت نتائج دراستهم في تقارير الأكاديمية الأميركية للعلوم في عددها للفترة بين 11 و15 آب/أغسطس.

ولا يزال دماغ الإنسان أحد أكثر الأعضاء التي يكتنفها الغموض بسبب التعقيد الكبير في طريقة عمله والصعوبات في تحليل وظائفه لدى الأشخاص الأحياء، على ما أكد هؤلاء العلماء في جامعة تافتس Tufts بولاية ماساتشوستس شمال شرق الولايات المتحدة.

وأشار ديفيد كابلان رئيس قسم الهندسة الحيوية الطبية في جامعة تافتس والمشرف الرئيسي على هذه الدراسة الممولة من المعاهد الأميركية للصحة NIH إلى أن "ثمة فرصا ضئيلة لدراسة وظائف الدماغ الحي، وبالتالي هذا حقل أبحاث يجب إيجاد خيارات جديدة فيه لفهم ومعالجة طيف واسع من الاضطرابات العصبية".

وعوضا عن محاولة إعادة إنتاج كامل المسارات في الدماغ، أنجز هؤلاء الباحثون نموذجا قياسيا يعيد إنتاج الخاصيات الأكثر ضرورية للوظائف الفيزيولوجية لأنسجة المخ.

وكل واحدة من هذه الوحدات تمزج بين مادتين تحملان خاصيات مختلفة. والأمر يتعلق ببنية مسامية أكثر صلابة مكونة من بروتينات الحرير يمكن أن تتركز عليها الخلايا العصبية العائدة للقشرة المخية المتأتية من أدمغة الجرذان، بالإضافة إلى نسيج غشائي من الكولاجين يمكن أن تدخل إليها إمدادات للخلايا العصبية للاتصال بين بعضها على هيئة ثلاثية الأبعاد.

وتم تجميع هذه الوحدات كافة في دوائر متحدة المركز بطريقة تتيح لها محاكاة طبقات القشرة المخية الحديثة.

ولفتت مين تانغ شومر الباحثة في جامعة تافتس إلى أن هذا النسيج حافظ على قدراته في المختبر لتسعة أسابيع على الأقل أي لوقت أطول بكثير بالمقارنة مع زراعة الخلايا الدماغية في الكولاجين وحده". وأشارت إلى أن النسيج الغشائي الأكثر سماكة يسمح بإيجاد شبكة من الاتصالات العصبية الضرورية لعمل الدماغ.

ومع هذا النموذج، تمكن الباحثون من تحليل الآثار المتعددة للاضطرابات الدماغية وبينها الأضرار على المستوى الخلوي والنشاط على مستوى الفيزيولوجيا الكهربية بالإضافة إلى التغييرات العصبية الكيميائية الناجمة عن الإصابات.

وعلى سبيل المثال، عندما قام الباحثون بمحاكاة اضطراب خطير في أنسجة المخ، أنتجت هذه الأنسجة كميات كافية من الغلوتامات، وهو ناقل عصبي تفرزه الخلايا الدماغية لدى حصول إصابة في المخ.

وبالنسبة لهؤلاء الباحثين، يمنح هذا النموذج الثلاثي الأبعاد إمكانية فريدة لإعادة إنتاج تفاعلات عصبية فيزيولوجية ووظائف دماغية لاختبارات من غير الممكن إجراؤها مع بشر أو حيوانات.

المصدر: pnas.org/nih.gov/وكالات

XS
SM
MD
LG