وای فای در سیستم عصبی موجود زنده - دَبی بلاگ

غزال زیاری: تا پیش از این محققان متوجه وسعت این ارتباط بی سیم نشده بودند. این ارتباط هنگامی رخ می دهد که مولکولی به نام نوروپپتید به وسیله یک نورون آزاد شده و به وسیله نورون دیگری در فاصله ای دورتر رهگیری می شود. تحقیقات تازهی که در مجلات نیچر و نورون منتشر شده اند، برای اولین بار کل شبکه ارتباط نوروپپتیدی در یک ارگانیزم مدل را ترسیم نموده اند. گاسپار جکلی، عصب شناس دانشگاه هایدلبرگ آلمان که در این تحقیقات مشارکت نداشته در این رابطه گفت: ما می دانستیم که این ارتباطات شیمیایی وجود دارند ولی این احتمالا کامل ترین مطالعه درباره کل سیستم عصبی است و تحقیقات حکایت از آن دارد که فقط بحث سیناپس ها مطرح نیست.

ترسیم نقشه

محققان پیش از این نقشه و کانکتوم های آناتومیکی را طراحی نموده بودند که نشان می داد که چطور تمام نورون ها در مگس های میوه (Drosophila melanogaster) و کرم های الگانس (C. elegans) به وسیله سیناپس هایشان به هم مرتبط هستند. از سوی دیگر ویلیام شفر، عصب شناس آزمایشگاه بیولوژیکی مولکولی MRC در بریتانیا درباره نقش نوروپپتیدها که تا پیش از این به عنوان تنها یاری نماینده در پیام رسانی سیستم عصبی در نظر گرفته می شدند، ابهامات زیادی دارد. او گفته: وقتی اولین بار در این رابطه صحبت کردم، بعضی متعجب شدند که آیا این تنها مثل یک سوپ است که در آن نوروپپتیدها به صورت تصادفی و به شکل شناور از یک نورون به نورون دیگر منتقل می شوند؟ یا واقعا می توان آن را به عنوان یک شبکه دید؟

• سرقت هوشمندانه و حیرت آور دلفین ها از انسان/ عکس

• آشنایی با بزرگترین و مرگبارترین زیردریایی اتمی دنیا

او و همکارانش به تحلیل این موضوع پرداختند که کدام نورون ها در سیستم عصبی کرم های الگانس (C. elegans) ژن های نوروپپتیدهای خاص را بیان می نمایند و کدام یک ژن های گیرنده این نوروپپتیدها را نشان می دهند. اعضای این تیم با بهره گیری از این داده ها، پیش بینی کردند که کدام جفت سلول عصبی ممکن است به شکل بی سیم با هم ارتباط برقرار نمایند.

برپایه این نتایج، محققان یک نقشه بالقوه از اتصالات بی سیم در بدن کرم را ترسیم نموده و به اتصالات متراکمی رسیدند که به نظر بسیار متفاوت از نمودار آناتومیک کرم های الگانس است. آنها هفته گذشته نتایج این تحقیقات را در مجله Neuron منتشر کردند.

یک تیم مستقل دیگر به سرپرستی اندرو لیفر، عصب شناس دانشگاه پرینستون در نیوجرسی با میزان گیری فعالیت عصبی، به آنالیز و مطالعه نحوه عبور سیگنال ها در بدن کرم های الگانس پرداخت که سهم مشارکت این شبکه بی سیم را آشکار کرد. این تیم از اپتوژنتیک استفاده کرد که تکنیکی است که در آن از نور و پروتئین های حساس به نور برای تحریک سلول های عصبی استفاده می شود تا بدین ترتیب پیام های عصبی ارسال شود. محققان یکی یکی، هریک از 302 نورون کرم الگانس را فعال نموده و سپس نحوه انتشار سیگنال ها از یک نورون به نورون دیگر را تصویر برداری نمودند.

نقشه فعالیت هایی که آنها ترسیم کردند، با آنچه درمورد کرم های الگانس برپایه کانکتوم استاندارد آن پیش بینی شده بود، مطابقت نداشت و آنها گمان می کردند که ارتباط نوروپپتیدی، قطعه گم شده ماجرا باشد. در نتیجه آنها یک کرم دستکاری شده ژنتیکی فراوری کردند که فاقد پروتئین حیاتی برای این نوع سیگنال دهی بود. محققان مشاهده کردند که زمانی که سعی می کردند تا سلول های کرم را با اپتوژنتیک فعال نمایند، بسیاری از این سلول ها ساکت ماندند و این حکایت از آن دارد که ارتباطات بی سیم در بدن کرم، مستقیما نورون ها را فعال می نماید.

زمانی که محققان مدلی را برای توصیف فعالیت عصبی در بدن کرم های الگانس ایجاد کردند، متوجه شدند که انواع اتصالات سیمی، سیناپسی و سیگنال های بی سیم، بهتر از ارتباطات صرفا سیناپسی، نحوه حرکت سیگنال ها در بدن کرم را پیش بینی می نماید. اعضای این تیم، نتایج این تحقیق را در مجله نیچر منتشر نموده و آن را در نشست انجمن اعصاب در واشنگتن ارائه نمودند.

یک نمای کاملا تازه

فرانچسکو راندی، اولین نویسنده مقاله منتشر شده در نیچر در این رابطه گفت: این حیرت آور بود که ببینیم ارتباط نوروپپتیدی واقعا می تواند منجر به فعال شدن مستقیم نورون ها شود. ایزابل بیتز، عصب شناس دانشگاه کاتولیک لوون در بلژیک و نویسنده مطالعه مجله Neuron گفته: شبکه نوروپپتیدی به عنوان یاریی برای سیگنال دهی سیناپسی درنظر گرفته شده. اما مقیاس گسترده این نقشه سیگنالینگ نشان می دهد که این به میزان شبکه سینگالینگ سیناپسی مهم و پیچیده است و حتی شاید از آن هم متنوع تر باشد.

طبق گفته شفر، داروهایی مثل سماگلوتید که برای کاهش وزن مورد استفاده قرار می گیرند، می توانند گیرنده های نوروپپتیدی را در بدن فعال نمایند؛ در نتیجه درک این شبکه بی سیم واقعا مهم است.

شفر و همکارانش در نظر دارند تا در مرحله بعدی، مطالعات مشابهی را در سایر ارگانیزم ها انجام دهند و هدفشان درک این است که چطور شبکه نوروپپتیدی، در ترکیب با شبکه سیناپسی سیمی، به رفتار ارگانیزم ها یاری می نماید. تکنیکی که مقاله آن هفته گذشته در مجله ساینس منتشر شد، به محققان این امکان را می دهد تا مشاهده نمایند که جایی که نوروپپتیدها به گیرنده هایشان متصل می شوند، تا چه حد می تواند به این جستجو یاری کند. از آنجا که نوروپپتیدها در همه گونه های جانوری وجود دارند، بعضی محققان گمان می نمایند که شبکه موجود در بدن این کرم ها می تواند مشابه با شبکه عصبی موجودات دیگری از جمله انسان ها باشد.

استفان اسمیت، عصب شناس در این باره گفته: این دو مقاله، مثال های زیبایی از بهره گیری از یک ارگانیزم ساده و مطالعه شده هستند که ابزارهای مولکولی و ژنتیکی زیادی دارند که برای آغاز یادگیری درس های فراوانی مورد استفاده قرار می گیرند و من 100% خوشبین هستم که در خصوص همه حیوانات اعمال شوند.

محققان امیدوارند که یافته های آنها بتواند دیگران را به تفکری متفاوت در خصوص چگونگی ایجاد دینامیک عصبی تشویق کند. جکلی دراین باره گفته: فکر می کنم ما باید فقط از دیدگاه صرفا سیناپسی سیستم عصبی فاصله بگیریم. این روش کار نخواهد کرد.

منبع: nature

5858