به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، مونتاژ مدارهای قشر مغز شامل تولید و مهاجرت نورون‌های داخلی از شکمی به پیش‌مغز پشتی است. اختلال طیف اوتیسم و سایر اختلالات رشد عصبی (NDDs) با رشد غیرطبیعی بین نورون‌های قشر مغز مرتبط بوده است، اما هنوز دلیل اینکه کدام یک از این ژن‌های NDD بر تولید و مهاجرت بین نورون‌ها تأثیر می‌گذارند، و اینکه چگونه این اثرات را واسطه‌گری می‌کنند، ناشناخته باقی مانده است. در همین راستا محققان در طول زمان صدها ژن را شناسایی کرده‌اند که به نظر می‌رسد در ایجاد اختلالات مغزی نقش دارند. اکنون یک تیم تحقیقاتی به رهبری دانشگاه استنفورد از ابزارهای پیشرفته و یک مدل مغز تولید شده در پتری دیش برای درک برخی از فرآیندهایی که منجر به اختلالات عصبی رشدی، از جمله اوتیسم می‌شود، استفاده کرده‌اند. آنها امیدوارند که این یافته‌ها به سرعت بخشیدن به روند توسعه درمان‌ها کمک کند. این تحقیق اخیراً به صورت آنلاین در مجله Nature منتشر شده است.

عملکرد نورون‌های بینابینی

نقص در تکوین و عملکرد نورون‌های بینابینی GABAergic قشری در اختلال طیف اوتیسم (ASD) و سایر اختلالات رشد عصبی (NDDs) دخیل است. این نواقص با شیوع بالای تشنج و صرع در بیماران همراه است. به طور همزمان، توالی یابی کل اگزوم و مطالعات ارتباط ژنومی در دهه گذشته صدها ژن ASD و دیگر ژن‌های مرتبط با NDD را کشف کرده است. با این حال، تاکنون ترسیم نقش این ژن‌های NDD بر روی مراحل خاصی از تکوین طولانی مدت سلول‌های عصبی انسان، چالش برانگیز بوده است. اینترنورون‌های گابا ارژیک قشر مغز در جلوی مغز شکمی تولید می‌شوند و متعاقباً در فواصل طولانی به سمت جلوی مغز پشتی مهاجرت می‌کنند تا در مدارهای مغزی ادغام شوند. در انسان، این فرآیند در طی بارداری اتفاق می‌افتد و بر خلاف جوندگان، تا دوره پس از تولد ادامه می‌یابد. تصور می‌شود که این تکوین طولانی‌مدت نورون به افزایش پیچیدگی و توانایی‌های شناختی در مغز ژیرنسفالیک کمک می‌کند. بنابراین هرگونه اختلالی در طول این فرایند تکوینی منجر به ایجاد یک اختلال مغزی می‌شود.

نورون‌های تحریک کننده و بازدارنده مغزی

در یک خبر، محققان به دو نوع نورون اصلی در قشر مغز اشاره کردند: نورون‌های تحریک‌کننده که «تکانه‌ها» را به نورون‌های دیگر شلیک می‌کنند و نورون‌های بازدارنده که با شلیک مانع از شلیک سایر نورون‌ها می‌شوند. این دو نوع به هم می پیوندند و مدارهایی را تشکیل می‌دهند که فعالیت سیگنال دهی مغز را تعیین می‌کنند. محققان بر این باورند که عدم تعادل در عملکرد یا تعداد این دو نوع نورون حداقل می‌تواند به اختلال طیف اوتیسم و صرع، که دو وضعیتی هستند که اغلب با هم یافت می‌شوند، کمک کند. دکتر سرجیو پاسکا، نویسنده ارشد این مطالعه و استاد روانپزشکی و علوم رفتاری در استنفورد، گفت: «اگر این درست است، می‌توانید راه‌هایی برای تغییر تعادل عملکردی این سلول‌ها در قشر مغز به عنوان رویکردی درمانی برای این اختلالات پیدا کنید.

بررسی تأثیر تعداد زیادی ژن

از آنجایی که تحقیقات قبلی صدها ژن را شناسایی کرده است که اعتقاد بر این است که در ایجاد اختلالات عصبی نقش دارند، محققان باید ببینند که آیا می‌توانند نوع تأثیر تعداد زیادی از آنها را بررسی کنند – لازم است این کار خسته کننده و طاقت‌فرسا یک بار انجام شود. پاسکا خاطرنشان کرد که «خوشه‌ای از نقص‌های ژنی که همگی نقص فیزیولوژیکی مشابهی ایجاد می‌کنند، ممکن است برای یک نوع درمان مناسب باشند».

استفاده از ابزارهای جدید برای ایجاد بخش‌های مغزی

پاسکا قبلاً فناوری ایجاد کرده بود که در یک ظرف پتری نحوه رشد مغز انسان را مشاهده کند، زیرا هیچ راه اخلاقی برای مطالعه مغز انسان در حال رشد وجود ندارد. فرآیند او از فاکتورهای رشد، مواد مغذی و نوعی از سلول‌های بنیادی موجود در طول رشد جنینی برای رشد توده‌های کوچکی از بافت استفاده می‌کند که بخش‌هایی از مغز انسان را شبیه سازی می‌کند. یک قسمت تکوین یافته از مغز در پتری دیش به طور قابل توجهی شبیه به ساب پالیوم است که نورون‌های بازدارنده ای به نام نورون‌های داخلی در مغز در حال رشد جنین و نوزاد را تولید می‌کند. در طی این فرایند، نورون‌های داخلی به قشر مغز و سایر بخش‌های مغز می‌روند تا با نورون‌های تحریک‌کننده کار کنند و مدارهایی را تشکیل می‌دهند که می‌توانند سیگنال‌های پیچیده را انجام دهند. در ظرف پتری، آمیختگی و مهاجرت نورون‌ها نمایان بود. سپس آنها فناوری CRISPR را اضافه کردند که اغلب در تحقیقات برای برش DNA برای از بین بردن ژن‌های خاص استفاده می‌شود. تیم پاسکا که شامل محققانی از دانشگاه کالیفرنیا در سانفرانسیسکو و دانشکده پزشکی ایکان در کوه سینا بوده است، 425 ژن را آزمایش کردند که با اختلالات رشد عصبی مرتبط بودند تا تعیین کنند کدام یک در تولید و مهاجرت نورون‌های داخلی تداخل دارند.

شناسایی ژن‌های مرتبط با اوتیسم

واشنگتن پست گزارش داد که ژن‌های مرتبط با اوتیسم از جمله مواردی بودند که در این مطالعه شناسایی شدند. جیمز مک‌پارتلند، پروفسور روان‌پزشکی و روان‌شناسی کودک در دانشکده پزشکی ییل، که بخشی از این مطالعه نبود،.می‌گوید: «چیزی که در این مقاله واقعاً جالب است این است که باوجود اینکه اوتیسم مجموعه‌ای از رفتارهای مختلف است، اما ما هنوز نمی‌دانیم چگونه این رفتارها با تفاوت‌های مغز مرتبط هستند».  او گفت که کار جدید با شروع به آشکار کردن نقش ژن‎ها، خبر از "درک اساسی از بلوک‌های سازنده رشد مغز" و پیشرفت تحقیقات اوتیسم می‌دهد.

شیوه مطالعاتی برای مشخص کردن عیوب خاص

این تیم سلول‌هایی را که بازدارنده بودند سبز کردند، سپس از ابزار ویرایش ژن CRISPR برای جدا کردن هر یک از 425 ژن به طور جداگانه استفاده کردند. آنها به دنبال دو نوع ژن معیوب بودند: آنهایی که نورون‌های داخلی ایجاد نمی‌کنند و آنهایی که ایجاد می‌کنند، ولی در ادامه به قشر شبیه سازی شده مغز سفر نمی‌کنند. در مجموع، آن‌ها 46 ژن را پیدا کردند که به نظر می‌رسد باعث عدم تعادل تحریکی-مهار می‌شوند - 13 ژن که عدم وجود آن‌ها باعث توقف تشکیل سلول‌های عصبی می‌شود و 33 ژن که در صورت ناپدید شدن، سفر به قشر مغز را متوقف می‌کنند. پاسکا در این گزارش گفت: شناسایی 46 ژن - نزدیک به 10 درصد از همه ژن‌های شناخته شده مرتبط با اختلالات رشدی عصبی - که اختلال عملکرد آنها باعث اختلال در رشد سلول‌های عصبی می‌شود به زیرگروهی از اختلالات رشد عصبی اشاره دارد که با مهار ناکافی نورون‌های قشر تحریک‌کننده مشخص می‌شوند.

مک‌پارتلند در آخر گفت که ژن‌ها به تنهایی نمی‌توانند مسئول اوتیسم باشند. همچنین کارشناسان معتقد نیستند که عدم تعادل نورون تنها علت احتمالی اوتیسم است. اما او گفت که این یافته‌ها باعث پیشرفت تحقیقاتی می‌شود که بعداً برای درک این اختلال و احتمالاً برای توسعه درمان مهم است.

پایان مطلب/.