به گزارش آماج، پژوهشگران دانشگاه استنفورد مدل آزمایشگاهی جدیدی توسعه دادهاند که در آن بافت عصبی رشدیافته از سلولهای انسانی در قشر مغز موشها کاشته میشود. این سلولها پس از پیوند زنده میمانند، رشد میکنند و با مدارهای عصبی موش ارتباط برقرار میکنند؛ روشی که میتواند برای مطالعه برخی بیماریهای مغزی و آزمایش داروها مورد استفاده قرار گیرد.
با وجود عنوان جذاب این پژوهش، موشهای مورد مطالعه «مغز انسانی» ندارند و شواهدی نیز وجود ندارد که نشان دهد این حیوانات به تواناییهای شناختی شبیه انسان دست پیدا کردهاند. هدف اصلی پژوهش، ایجاد مدلی است که بتواند برخی ویژگیهای زیستشناسی مغز انسان را در یک سیستم عصبی زنده بازسازی کند.
چرا دانشمندان به چنین مدلی نیاز دارند؟
مطالعه بیماریهای عصبی و روانپزشکی یکی از چالشهای مهم علوم اعصاب است. بسیاری از اختلالات انسانی، بهویژه بیماریهای مرتبط با رشد مغز، ویژگیهایی دارند که در مغز موشها به همان شکل مشاهده نمیشوند. در نتیجه، دارویی که در یک مدل حیوانی نتایج امیدوارکنندهای نشان میدهد، ممکن است در آزمایشهای انسانی عملکرد مشابهی نداشته باشد.
سرجیو پاسکا، عصبشناس دانشگاه استنفورد و پژوهشگر ارشد این مطالعه، بر همین محدودیت تأکید کرده است. به گفته او، روانپزشکی از جمله حوزههایی است که انتقال موفقیتهای آزمایشهای حیوانی به درمانهای انسانی در آن دشوار است؛ زیرا مدلهای حیوانی موجود همه ویژگیهای مغز انسان را بازتاب نمیدهند.
چگونه بافت انسانی وارد مغز موش شد؟
پژوهشگران ابتدا موشهایی ایجاد کردند که بخش بزرگی از قشر مغزشان بهطور طبیعی رشد نمیکند. قشر مغز لایه بیرونی مغز است و در فرآیندهایی مانند پردازش اطلاعات حسی، حافظه و برخی عملکردهای شناختی نقش دارد.
در مرحله بعد، دانشمندان از سلولهای پوستی انسان استفاده کردند و آنها را با بازبرنامهریزی سلولی به سلولهایی تبدیل کردند که میتوانند برای ساخت ساختارهای شبیه بافت مغز مورد استفاده قرار گیرند. این ساختارها که ارگانوئید مغزی نام دارند، مغز کامل نیستند؛ بلکه مجموعههایی از سلولهای عصبی هستند که برخی ویژگیهای بافت مغزی را بازسازی میکنند.
ارگانوئیدهای انسانی سپس در ناحیه مورد نظر از مغز موشها کاشته شدند. بررسیهای بعدی نشان داد که سلولهای انسانی تنها به شکل یک توده جداگانه در مغز باقی نماندهاند، بلکه رشد کرده و با بخشهایی از سیستم عصبی حیوان ارتباط برقرار کردهاند.
سلولهای انسانی با مغز و نخاع موش ارتباط برقرار کردند
یکی از یافتههای مهم پژوهش، شکلگیری ارتباط میان بافت انسانی و مدارهای عصبی موجود در بدن موش بود. بررسیهای انجامشده نشان داد که سلولهای انسانی میتوانند با بخشهای دیگر مغز و حتی نخاع ارتباط برقرار کنند.
این ویژگی از آن جهت اهمیت دارد که یکی از محدودیتهای مدلهای آزمایشگاهی مبتنی بر سلولهای انسانی، نبود محیط پیچیده یک سیستم عصبی زنده است. ارگانوئید در ظرف آزمایشگاهی میتواند برخی ویژگیهای سلولی مغز را نشان دهد، اما در بدن حیوان امکان تعامل با شبکهای واقعی از سلولها و مسیرهای عصبی فراهم میشود.
البته بافت ایجادشده کاملاً شبیه قشر طبیعی مغز انسان نبود. قشر سالم مغز ساختاری لایهلایه و سازمانیافته دارد، در حالی که بافت ترکیبی ایجادشده در این آزمایش از نظم کمتری برخوردار بود. با گذشت چند ماه، با این حال، سلولهای انسانی از نظر شکل و برخی ویژگیهای عملکردی بیشتر به سلولهای قشر مغز شباهت پیدا کردند.
سلولهای انسانی ویژگیهای خاص خود را حفظ کردند
بر اساس گزارشهای منتشرشده درباره این پژوهش، برخی انواع سلولی که معمولاً در مغز انسان و سایر نخستیسانان دیده میشوند و در مغز موش وجود ندارند، در بافت پیوندشده شکل گرفتند.
این مشاهده نشان میدهد که محیط بدن موش الزاماً ویژگیهای انسانی سلولهای عصبی را از بین نمیبرد و سلولهای انسانی میتوانند بخشی از برنامه رشد ذاتی خود را حفظ کنند. پژوهشگران از این ویژگی برای مطالعه بهتر تفاوتهای مغز انسان و حیوانات آزمایشگاهی استفاده میکنند.
آیا موشها باهوشتر یا شبیه انسان شدند؟
خیر. آزمایشهای رفتاری انجامشده حدود شش ماه پس از جراحی نشان داد که موشها در آزمونهای ساده حرکتی و رفتاری عمدتاً مشابه موشهای معمولی عمل میکنند.
پژوهشگران نیز هیچ نشانهای از ایجاد توانایی شناختی شبیه انسان یا تغییر غیرعادی قابل توجه در رفتار حیوانات مشاهده نکردند. بنابراین، این پژوهش را نباید به معنای ساخت «مغز انسان در بدن موش» یا ایجاد حیوانی با تفکر انسانی تعبیر کرد.
پاسکا نیز تأکید کرده است که وجود سلولهای انسانی در مغز این حیوانات به معنای پیدا کردن تواناییهای شناختی انسانی در آنها نیست.
پژوهش چه پرسشهای اخلاقی ایجاد میکند؟
با وجود نبود شواهدی از تغییر شناختی چشمگیر، پیوند بافت مغز انسان به حیوانات پرسشهای اخلاقی مهمی ایجاد میکند. یکی از پرسشهای اصلی این است که اگر در آینده بافتهای انسانی پیچیدهتر شوند و تأثیر بیشتری بر فعالیت مغز یا رفتار حیوان داشته باشند، چگونه باید وضعیت رفاهی و تجربه ذهنی این حیوانات را ارزیابی کرد.
سارا چان، متخصص اخلاق زیستی دانشگاه ادینبرو که در این پژوهش مشارکت نداشته، تأکید کرده است که چنین آزمایشهایی به معنای ایجاد مغز انسانی در بدن موش نیستند، اما همزمان میتوانند پرسشهای جدیدی درباره مرزهای اخلاقی استفاده از بافت عصبی انسانی در پژوهشهای حیوانی ایجاد کنند.
پژوهشگران اعلام کردهاند که مطالعه تحت نظارتهای اخلاقی انجام شده و رفاه حیوانات نیز مطابق دستورالعملهای مربوط به پژوهشهای حیوانی مورد توجه قرار گرفته است.
کاربرد احتمالی در مطالعه اوتیسم و صرع
یکی از اهداف اصلی توسعه این مدل، ایجاد ابزار دقیقتر برای مطالعه بیماریهایی است که بررسی مستقیم آنها در مغز انسان دشوار است. پژوهشگران استنفورد از بیماریهایی مانند اوتیسم، صرع و فلج مغزی بهعنوان حوزههایی نام بردهاند که چنین مدلهایی ممکن است در آینده برای بررسی سازوکارهای آنها مفید باشند.
همچنین این روش میتواند در مراحل اولیه پژوهش داروها مورد توجه قرار گیرد؛ زیرا دانشمندان میتوانند برخی رفتارها و ویژگیهای سلولهای انسانی را در یک سیستم عصبی زنده بررسی کنند، نه صرفاً در سلولهای کشتشده در آزمایشگاه.
با این حال، هنوز فاصله قابل توجهی میان چنین مدلهایی و مغز واقعی انسان وجود دارد. ساختار بافت پیوندشده کاملاً مشابه قشر طبیعی نیست و میزان توانایی آن برای بازنمایی بیماریهای پیچیده انسانی باید در پژوهشهای بیشتری بررسی شود.
مدلی میان آزمایشگاه و مغز زنده
علوم اعصاب با یک چالش قدیمی روبهرو است: مغز موش از نظر زیستشناسی با مغز انسان تفاوتهای مهمی دارد و سلولهای انسانی رشدیافته در آزمایشگاه نیز نمیتوانند تمام پیچیدگی یک مغز زنده را بازسازی کنند.
مدل استنفورد تلاش میکند بخشی از این فاصله را کاهش دهد؛ یعنی سلولهای عصبی انسانی در محیط زنده یک مغز حیوان قرار گیرند و با شبکه عصبی واقعی تعامل داشته باشند. اگر پژوهشهای آینده بتوانند عملکرد و ایمنی این مدل را بهتر مشخص کنند، ممکن است از آن بهعنوان ابزاری برای مطالعه برخی بیماریهای عصبی و ارزیابی اولیه درمانها استفاده شود.
در عین حال، این فناوری هنوز یک ابزار پژوهشی در مراحل اولیه است و نباید نتایج آن را با درمان آماده برای بیماریهای مغزی یا ایجاد حیوانات دارای تواناییهای انسانی یکسان دانست. ادامه این تحقیقات باید همزمان با بررسی دقیق کارایی علمی و ملاحظات اخلاقی انجام شود.
برای دنبال کردن تازهترین اخبار و یافتههای علمی در حوزه مغز، زیستشناسی و فناوریهای پزشکی، با آماج همراه باشید.
