کشف ساختار دوگانه مغز؛ یافتهای که میتواند مسیر درمان بیماریهای عصبی را تغییر دهد
پژوهش جدید دانشمندان نشان میدهد مغز انسان برخلاف تصور رایج، ممکن است از دو بخش عصبی متمایز با منشأ تکاملی و زیستی متفاوت تشکیل شده باشد؛ یافتهای که میتواند درک دانشمندان از ساختار مغز و مطالعه بیماریهای عصبی را تغییر دهد.
به گزارش سیناپرس، پژوهشگران دانشگاه استنفورد در مطالعهای که در نشریه معتبر Nature منتشر شده، شواهدی به دست آوردهاند که نشان میدهد بخشهای مختلف مغز از جمعیتهای سلولی و مسیرهای تکوینی متفاوتی شکل میگیرند. این یافته میتواند پیامدهای مهمی برای پژوهش درباره بیماریهای پیشرونده عصبی داشته باشد.
بر اساس این تحقیق، سامانه عصبی مرکزی از دو مسیر زیستی متمایز شکل میگیرد. در یک سو، بخش باستانیتر مغز یعنی مغز پسین یا ساقه مغز قرار دارد و در سوی دیگر، مغز پیشین و مغز میانی قرار گرفتهاند؛ بخشهایی که در فرایندهایی مانند ادراک، زبان، استدلال، خودآگاهی و تفکر نقش دارند.
اهمیت این کشف تنها به شناخت بهتر تکامل مغز محدود نمیشود. پژوهشگران با شناسایی این تفاوتهای تکوینی توانستهاند برای نخستین بار نورونهای حیاتی ساقه مغز را در محیط آزمایشگاهی کشت دهند. این دستاورد میتواند به مطالعه بیماریهایی مانند آتروفی عضلانی نخاعی (SMA) و اسکلروز جانبی آمیوتروفیک (ALS یا بیماری لو گهریگ) کمک کند.
در این بیماریها، نورونهای حرکتی بهتدریج تخریب میشوند و بیمار در مراحل پیشرفته ممکن است توانایی بلع و کنترل ماهیچههای تنفسی خود را از دست بدهد.
دکتر کایل لو، نویسنده ارشد این پژوهش و استاد زیستشناسی تکاملی، میگوید این مطالعه برای نخستین بار نشان داده است که بخش جلویی مغز از سلولهای بنیادی پیشساز متفاوتی نسبت به بخش عقبی مغز شکل میگیرد. به گفته او، این یافته امکان پرورش نورونهای ساقه مغز در محیط آزمایشگاهی و بررسی دقیق عملکرد آنها را فراهم کرده است.
مغز پستانداران بهطور سنتی به سه بخش مغز پیشین، مغز میانی و مغز پسین تقسیم میشود. مغز پیشین در عملکردهایی مانند ادراک، زبان و استدلال انتزاعی نقش دارد. مغز میانی در پردازش اطلاعات دیداری و شنیداری، احساس درد و کنترل حرکات مشارکت میکند و مغز پسین نیز مسئول بسیاری از عملکردهای حیاتی بدن، از جمله تنظیم ضربان قلب، فشار خون، تنفس، حرکات دستگاه گوارش و هماهنگی عضلانی است.
دانشمندان سالها برای تولید نورونهای حرکتی ساقه مغز در آزمایشگاه با مشکل مواجه بودند. یکی از دلایل این ناکامی، این فرض علمی بود که تمام نواحی مغز از یک سلول بنیادی پیشساز مشترک منشأ میگیرند.
اما محققان با بررسی مراحل رشد جنینی در موشها دریافتند که مغز پسین در مسیری تکوینی متفاوت از مغز پیشین و مغز میانی شکل میگیرد.
این فرایند توسط دو جمعیت ژنتیکی مجزا هدایت میشود: گروهی از سلولها با بیان ژن Otx2 در شکلگیری مغز پیشین و میانی نقش دارند و گروهی دیگر با فعالسازی ژن Gbx2 به شکلگیری ساقه مغز کمک میکنند. بر اساس یافتههای این پژوهش، این دو رده سلولی در مراحل تکوین با یکدیگر تداخل ندارند.
رایان جوخای، از پژوهشگران این مطالعه، معتقد است یکی از دلایل شکست تلاشهای پیشین برای تولید نورونهای ساقه مغز این بوده که پژوهشگران تلاش میکردند پیشسازهای مغز پیشین را به بافت مغز پسین تبدیل کنند؛ در حالی که این دو بخش از ابتدا مسیرهای تکوینی متفاوتی دارند.
اکنون تولید موفق این نورونهای حرکتی، امکان ایجاد مدلهای آزمایشگاهی جدید برای بررسی داروهای ترمیمکننده و آزمایش درمانهای اختصاصی بیماریهای فلجکننده را فراهم کرده است.
بررسیهای ژنتیکی و تکاملی همچنین نشان میدهد این ساختار دوگانه قدمتی بیش از ۵۵۰ میلیون سال دارد و نمونههایی از آن در برخی گونههای جانوری مانند کرمهای بلوطی و عروسهای دریایی نیز مشاهده میشود.
این یافته در مجموع نشان میدهد ساختاری که امروز آن را یک مغز واحد میدانیم، ممکن است حاصل تکامل و پیوند دو سامانه عصبی با پیشینههای زیستی متفاوت باشد؛ موضوعی که میتواند نگاه دانشمندان به تکامل مغز و مطالعه بیماریهای عصبی را دگرگون کند.