מחקר של מכון אלן למדעי המוח, באמצעות כלי מיפוי מתקדם בשם BARseq, גילה ששילובים ספציפיים של נוירונים מספקים זהויות ברורות לאזורי מוח בעכברים. חוויות חושיות, כגון ראייה, הן קריטיות בשמירה על החתימות הסלולריות הייחודיות הללו, כפי שמוצג על ידי השינויים המשמעותיים בקליפת הראייה כאשר הראייה נשללת. טכניקה זו מציעה דרך חדשה ויעילה לחקור את ארגון המוח ואת ההשפעה של תשומות חושיות על הארכיטקטורה העצבית.
ממצאי המחקר מדגישים את ההשפעה המכרעת של חוויות חושיות על התפתחות המוח.
מדענים הבינו זה מכבר שהמוח שלנו מובנה לאזורים נפרדים, שכל אחד מהם מוקדש לפונקציות ספציפיות. לדוגמה, הקורטקס החזותי מטפל במה שאנו רואים, והקורטקס המוטורי שולט בתנועה. עם זאת, המנגנונים של האופן שבו אזורים אלה נוצרים – וכיצד אבני הבניין העצביות שלהם שונות – נותרו בגדר תעלומה.
מחקר שפורסם ב טֶבַע שופך אור חדש על הנוף הסלולרי של המוח. חוקרים במכון אלן למדעי המוח השתמשו בשיטה מתקדמת בשם BARseq כדי לסווג ולמפות במהירות מיליוני נוירונים על פני תשעה מוחות של עכברים. הם גילו שבעוד אזורי מוח חולקים את אותם סוגי נוירונים, השילוב הספציפי של תאים אלה נותן לכל אזור 'חתימה' ברורה, הדומה לתעודת זהות סלולרית.
הצוות עוד חקר כיצד קלט חושי משפיע על החתימות הסלולריות הללו. הם גילו שעכברים שנשללו מהראייה חוו ארגון מחדש גדול של סוגי תאים בתוך קליפת המוח החזותית, מה שטשטש את ההבחנות עם אזורים סמוכים. שינויים אלה לא היו מוגבלים לאזור הראייה אלא התרחשו על פני מחצית מהאזורים בקליפת המוח, אם כי במידה פחותה.
Mara Rue, Ph.D., סופרת מובילה ומדענית במכון אלן למדעי המוח. קרדיט: מכון פיטר קים/אלן
המחקר מדגיש את התפקיד המרכזי של חוויות חושיות בעיצוב ושימור הזהות התאית הייחודית של כל אזור מוח.
"BARseq מאפשר לנו לראות בדיוק חסר תקדים כיצד תשומות חושיות משפיעות על התפתחות המוח," אמר Xiaoyin Chen, Ph.D., המחבר הראשי של המחקר ועוזר חוקר במכון אלן. "השינויים הרחבים הללו ממחישים עד כמה חשובה החזון בעיצוב המוח שלנו, אפילו ברמה הבסיסית ביותר."
כלי חדש ועוצמתי למיפוי מוח
בעבר, לכידת נתונים של תא בודד על פני מוחות מרובים הייתה מאתגרת, אמרה מארה רו, Ph.D., מחברת מובילה ומדענית במכון אלן. אבל BARseq זול יותר וצורך פחות זמן מטכנולוגיות מיפוי דומות, היא אמרה, מה שמאפשר לחוקרים לבחון ולהשוות ארכיטקטורה מולקולרית במוח על פני מספר אנשים.
BARseq מתייג תאי מוח בודדים עם ייחודיות RNA 'ברקודים' כדי לעקוב אחר הקשרים שלהם על פני המוח. נתונים אלה, בשילוב עם ניתוח ביטוי גנים, מאפשרים למדענים לאתר ולזהות מספר עצום של נוירונים בפרוסות רקמה.
עבור מחקר זה, החוקרים השתמשו ב-BARseq כשיטה עצמאית לניתוח מהיר של ביטוי גנים בדגימות רקמה שלמות. תוך שלושה שבועות בלבד מיפו החוקרים יותר מ-9 מיליון תאים משמונה מוחות.
קנה המידה והמהירות של BARseq מספקים למדענים כלי חדש ועוצמתי להעמיק בנבכי המוח, אמר צ'ן.
"BARseq מאפשר לנו לעבור מעבר למיפוי איך נראה מוח 'מודל' או 'סטנדרטי' ולהתחיל להשתמש בו ככלי כדי להבין כיצד מוחות משתנים ומשתנים", אמר צ'ן. "עם התפוקה הזו, אנחנו יכולים כעת לשאול את השאלות האלה בצורה מאוד שיטתית, משהו שלא יעלה על הדעת עם טכניקות אחרות."
חן ורו הדגישו כי שיטת BARseq זמינה באופן חופשי. הם מקווים שהמחקר שלהם מעודד חוקרים אחרים להשתמש בו כדי לחקור את העקרונות הארגוניים של המוח או להתקרב לסוגי תאים הקשורים למחלות.
"זה לא משהו שרק המעבדות הגדולות יכולות לעשות", אמר רו. "המחקר שלנו הוא הוכחה עקרונית לכך ש-BARseq מאפשר למגוון רחב של אנשים בתחום להשתמש בתעתיק מרחבי כדי לענות על השאלות שלהם."
