شبکه های پیچیده “مغناطیسی” شکل های “عصبی” را شکل می دهند

مغز یک عضو بسیار پیچیده است. درک اینکه چگونه میلیاردها سلول مغز موفق به ایجاد اتصالات دقیق می شوند، یک چالش بزرگ برای دانشمندان علوم انسانی است. پروفسور جوریس دویت و تیم او (VIB-KU Leuven) یک کد مولکولی را تعیین کرده اند که شکل، مکان و عملکرد ارتباط بین نورون های فردی را تعیین می کند. این یافته ها می تواند به ما در درک بهتر اختلالات مغز مانند اوتیسم و ​​اسکیزوفرن کمک کند.

مغز انسان حاوی میلیاردها نورون است که شبکه های پیچیده ای را تشکیل می دهند که همه چیز را از افکار، احساسات و حافظه ما به جنبش های عضلانی ما تنظیم می کند. سیگنال ها در امتداد این شبکه ها از یک نورون به دیگری در نقاط تعیین شده ارسال می شوند که به نام سیناپس ها نامیده می شود.

برای این که بسیاری از نورونها در یک روش سازمان یافته و معقول متصل شوند، بسیار مهم است که تشکیل سیناپس محکم تنظیم شود. پروفسور جوریس دویت (VIB-KU Leuven) می خواهد بداند چگونه، زمان و جایی که این اتصالات انتقال سیگنال بوجود می آیند: “چگونه نورون ها شریک های مناسب خود را تشخیص می دهند؟ چگونه آنها می دانند که کدام نوع سیناپس نیاز به جایی دارد؟ سوالات اصلی این است که چقدر ما نیاز به یادگیری در مورد مغز داریم. ”

مولکولهای چسبنده

تیم دویت با مطالعه مولکول های چسبندگی به دنبال پاسخ گویی بود. این مولکول ها را می توان بر روی سطح سلول یافت، جایی که آنها به طور فیزیکی نورون ها را به یکدیگر متصل می کنند. نورون ها مجموعه های وسیع و متنوعی از مولکول های چسبندگی را نشان می دهند، اما مشخص نیست که چرا آنها به مولکول های مختلف چسبندگی نیاز دارند.

بنابراین، تیم تصمیم گرفت به بررسی اینکه چگونه مجموعه ای از سه مولکول چسبندگی مختلف، که در همان نورون ها در هیپوکامپ وجود دارد (منطقه مغز ما مسئول حافظه)، تنظیم ارتباط اتصال نورونی را انجام می دهد.

“ما ابتدا توزیع این مولکول های چسبنده را با جزئیات بسیار دقیق تحلیل کردیم، به عنوان نورون های هیپوکامپ که ما با استفاده از سیناپس های مختلف با دیگر سلول های مغزی تشکیل می دهیم،” آنا شرودر، یکی از محققان آزمایشگاه د ویت، توضیح می دهد:”با کمک کارشناسان تصویربرداری ما از ترکیبی از میکروسکوپ نور و الکترون برای بررسی معماری سیناپس های مختلف استفاده کردیم. همچنین از الکتروفیزیولوژی برای بررسی تغییرات در عملکرد سیناپسی استفاده کردیم.”

بارکد در سیناپس

دانشمندان دریافتند که در حالی که یکی از مولکول های چسبندگی تعدادی اتصالات را کنترل می کند، دو نفر دیگر به جای انتقال سیگنال یکی مثبت و دیگری منفی می باشد. در ترکیب، سه مولکول چسبندگی دقیقا مشخص کننده نحوه نگاه و عملکرد سیناپس ها است.

” Schroeder توضیح می دهد : این را به عنوان یک کد پستی یا بارکد برای سلولهای مغز در نظر بگیرید، مولکول های چسبنده  دارای رقم با یک عملکرد خاص هستند، اما در ترکیب آنها یک الگوی پیچیده تر را ایجاد می کنند که اتصال بین دو نورون را شکل می دهد. به عبارت دیگر، هویت این اتصال را تعریف می کنند.”

به این ترتیب، مولکول های مختلف دارای چسبندگی مختلف در نورون ها در مغز، اجازه می دهد تا دقیق تر تنظیم اتصالات مختلف آنها را انجام دهد.

ارتباطات و بیماری مغزی

تمام سه مولکول چسبنده تحت بررسی با اختلالات روانشناختی و عصبی مانند اوتیسم و ​​اسکیزوفرنی همراه است. دویت می گوید: درک نقش آنها در ارتباطات مغز، از اهمیت حیاتی برخوردار است.

“اکنون ما می دانیم که این مولکول های چسبنده نه تنها تعداد را تشکیل می دهند، بلکه معماری و عملکرد سیناپس ها هم مشخص می کند، این ممکن است منجر به درک بهتر این شود که چگونه جهش های مرتبط با بیماری در ژن هایی که این مولکول ها را کد گذاری می کنند، به اتصال و عملکرد مدار کمک می کند.

منبع:

موارد ارائه شده توسط VIB (موسسه فنلاند برای بیوتکنولوژی)