دانشمندان مغز گفتار متقابل میان نورون هایی را که در موش ها کنترل می شود، شناسایی می کنند

دانشمندان گزارش دادند که ارتباطی که قبلا نادیده گرفته شده بین نورونها در دو ناحیه متمایز مغز پستانداران کشف شده است. آنها می گویند که نورون ها حس لمس را کنترل می کنند و آزمایشات آنها در موش ها بینش را برای نقشه برداری مدار مغزی ارائه می دهد که مسئول ادراک عادی و غیر طبیعی و حرکات مرتبط با لمس است.

نتایج آزمایشات در شماره 29 مه گزارش های سلولی خلاصه شده است .

“دانشمندان علوم انسانی می توانند در مورد مدارهایی که لمس را سازماندهی می کنند یاد بگیرند. از آنجا که حس لمس نقش مهمی در چگونگی حرکت و شناخت جهان دارد و بر روی درک درد تاثیر می گذارد، مهم است بدانیم که نورون ها با نورون های دیگر ارتباط دارند Daniel O’Connor، Ph.D.، استاد دانشکده علوم اعصاب در دانشکده پزشکی دانشگاه جان هاپکینز می گوید: “چه اتفاقی در سیگنال بین سلول های انتقال دهنده مغز در مغز می افتد.”

اغلب او می گوید، ما تجربه غلطی را تجربه می کنیم، مثلا احساس لباس در بدن ما و یا احساس صندلی که در آن نشسته ایم. اما هنگامی که ما به طور فعال تماس می گیریم، با فشار دادن یک شی به آن می گوییم که آیا سخت است یا حرکت دست ما را به عقب و جلو برای دیدن اگر صاف است، ما حس لمس با حرکت را ترکیب می کنیم. اوکانر می گوید: این پردازش چنان حیاتی برای زندگی ما و حتی زنده ماندن سریع اتفاق می افتد، گاهی اوقات کمتر از یک هزارم ثانیه است.

اوکانر می گوید، در انسان، واکنش رخ می دهد در یک ناحیه مغز به نام قشر Somosensory که در امتداد ناحیه ای قرار می گیرد که یک سوزن سر برای گوشی روی سر قرار می گیرد. این نوار مغز جایی است که همه ورودی های حسی مربوط به لمس پردازش می شود. این به دو قسمت اصلی تقسیم می شود: S1، قشر اسموتیسنسور اولیه، که در امتداد منطقه سر بند قرار می گیرد، و S2، قشر کم خونی ثانویه، نزدیک به گوش است.

مناطق S1 و S2 قشر به شش لایه بافت تقسیم می شوند. اوکانور و تیمش با کار با موش ها یک نگاه دقیق به نورون ها در لایه 4 قشر مشاهده کردند. مدتها فکر شده است که این لنزهای 4 نورون در قشر، ورودی حسی از دنیای بیرون را دریافت می کنند و سپس آن را به دیگر نورون ها در یک منطقه محلی پخش می کنند. نورون سیگنال های شیمیایی و الکتریکی را با گسترش سلاح و یا “آکسون ها” به دیگر نورون ها می فرستد.

برای بخش اول مطالعه O’Connor و تیم او در جانس هاپکینز سولومون H. Snyder گروه علوم اعصاب، موسسه علوم مغز و موسسه کشف عصب شناسی Kavli مطالعه بیش از 47 موش را با بارگذاری لمس خود و نور از طریق جمجمه آنها انجام دادند. اوکانر می گوید که مغز انسان دارای ویژگی های مشابه، از جمله ساختار سلولی است. بسیاری از دانشمندان تمرکز خود را روی این ساختارهای مضر در حیوانات به عنوان جایگزینی برای سنسورهای لمسی انسان متمرکز می کنند.

محققان برای نشان دادن موقعیت نورون ها در پاسخ به لمس، نور را بر مغز روشن کرده و از فیزیولوژی مغز استفاده می کنند، فعالیت مغز بیشتر، نور بیشتری جذب می شود. سپس، در مناطق مغز شناسایی شده توسط آزمایش نور، دانشمندان تزریق ردیاب های شیمیایی که در امتداد نورون ها حرکت می کردند تا جایی که آنها آکسون ها را گسترش داده و سیگنال های شیمیایی را منتشر می کردند.

اوکانر می گوید: “به تعجب ما در موش ها یافتیم که نورون های لایه 4 در منطقه S2 آکسون های خود را فراتر از منطقه محلی خود، تا تمام نورون های منطقه S1 گسترش دادند.”

مناطق S1 و S2 قشر در موش ها و انسان ها در کنار مناطقی از مغز که حرکت را کنترل می کنند، نشسته اند. O’Connor می گوید: “این یک تصادف نیست. ما فکر می کنیم این طراحی است، زیرا ارتباط بین جنبش و احساس وجود دارد.”

اوکانر و تیم او تحقیقات خود را برای کشف چگونگی عملکرد لنز 4 نورونها گسترش دادند. در میان موش ها، هزاران نورون از جمله نورون های لایه 4 که آکسون خود را به S1 ارسال می کردند، نظارت می کردند، با الکترود هایی که فعالیت را با میلی ثانیه ثبت می کردند. دانشمندان با استفاده از حرکات کالیبره شده و کنترل کامپیوتری، بر روی موش ها قرار دادند.

دانشمندان توانستند نورونهای لایه 4 را در هر دو منطقه S1 و S2 که در 10 میلی ثانیه اول هر حرکت سبیل فعال شده بودند شناسایی کنند. اوکانر می گوید: “از آنجا که آنها به سرعت واکنش نشان می دهند، به این معنی است که حلقه بازخورد به محض تجربه لمس اتفاق می افتد.”

سپس دانشمندان با استفاده از میکروسکوپ های پیشرفته، آکسون هایی را که از منطقه S2 تا S1 گسترش یافته اند، بزرگ کرده اند. آنها شلاق های موش ها را به سمت بالا و پایین و به جلو و عقب حرکت دادند، شبیه سازی نحوه استفاده از موش های خود را برای درک جهت لمس انجام داند. حدود 10 درصد از لنز 4 نورون توسط جهات خاص حرکت فعال شد.

وقتی O’Connor و تیمش از فعال شدن در نورونهای لایه 4 در منطقه S2 با استفاده از مولکول های خاموش کننده فعال نور فعال شدند، نورون ها در منطقه S1 کمتر به طور خاص حرکت به جلو و پاسخ دادند نورون ها”مراقب” جهت حرکت هستند.

” O’Connor می گوید: حلقه بازخورد بین نورون های S2 لایه 4 و S1 رمزگذاری اطلاعات مربوط به جهت گیری یا جهت لمس را بهبود می بخشد.”

اوکانر می گوید: علاوه بر کمک به دانشمندان درک مغزهای مغز که در تماس هستند، می تواند در یک روز به درک و بالقوه درمان برخی از اختلالات مغزی شامل حرکت و لمس، مانند سکته مغزی و درد مزمن، اطلاع دهد.

منبع:

موارد ارائه شده توسط Johns Hopkins Medicine