به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، کولیکولوس برتر (SC) در مغز میانی پستانداران برای یکپارچگی چند حسی ضروری است و از تنوع زیادی از نورون‌های تحریکی و مهاری و گلیا تشکیل شده است. با این حال، هنوز اصول تکوینی که تولید تنوع نوع سلولی SC را هدایت می‌کند، درک نشده است. بنابراین استکولیکولوس برتر در مغز پستانداران با درک محیط اطرافمان وظایف مهم بسیاری را بر عهده می‌گیرد. بنابراین هر گونه اشتباه در طول رشد این ناحیه مغز می‌تواند منجر به اختلالات عصبی شدید شود. اکنون دانشمندان شجره و منشاء سلول‌های عصبی را که کولیکولوس برتر را تشکیل می‌دهند مشخص کرده اند. در همین راستا دکتر ژیزل چونگ از گروه تحقیقاتی هیپن مایر در موسسه علم و فناوری اتریش (ISTA) به همراه همکارانش از گروه‌های شیگموتو و سیگرت، مرکز تحقیقات CeMM برای پزشکی مولکولی و دانشگاه پزشکی وین اکنون روابط خانوادگی نورون‌ها و گلیا (دو نوع سلول اصلی در کولیکولوس فوقانی) را آشکار کردند. یافته‌های آنها - که اکنون در مجله Neuron منتشر شده است - بینش‌هایی را در مورد اینکه چگونه اختلالات در شکل‌گیری این ناحیه مغز ممکن است منجر به اختلالات عصبی رشدی مانند اوتیسم و اختلال بیش‌فعالی کمبود توجه (ADHD) شود، ارائه می‌کند.

شجره نامه سلول‌های مغزی کولیکولوس برتر (SC)

کولیکولوس برتر (SC) در مغز میانی پشتی قرار دارد و برای یکپارچگی چندحسی، توجه، حالت‌های مغزی برانگیختگی و پاسخ‌های حرکتی مورد نیاز برای رفتار پیچیده ضروری است. این ناحیه با شش لایه متناوب سلولی همراه است، لایه‌های سطحی (sSC) برای عملکردهای بینایی مهم هستند و ورودی‌های مستقیم از شبکیه را دریافت می‌کنند، در حالی که لایه‌های عمیق (dSC) مکان‌هایی برای پردازش شنوایی و حسی هستند. تحقیقات اخیر، نقشه‌برداری اتصالات ورودی/خروجی SC با نواحی قشر مغز،  نقش آن را در جداسازی مدارهای حسی و بینایی نشان داد و از سهم مهم آن در فرآیندهای عصبی پیچیده در سراسر مغز پشتیبانی کرده است. در واقع، اختلال عملکرد SC منجر به نقص در پردازش حسی می‌شود و در بیماری‌های عصبی تکوینی مانند اوتیسم و اختلالات بیش حساس کمبود توجه دخیل است. بنابراین سلول‌های مغز نیز با تمام مزایایی که به همراه دارند، نیز دارای خانواده‌هایی هستند. در یک خانواده انسانی، اصل و نسب شما بر روی بدن شما در سطح ژنتیکی و زندگی اجتماعی شما از طریق تربیت، تحصیلات و ارتباطات شما تأثیر می‌گذارد. برای سلول‌ها، شجره‌نامه آنها، که به عنوان اصل و نسب آنها نیز شناخته می‌شود، هویت آنها و نحوه تعامل و ارتباط آنها با یکدیگر را در مغز در حال رشد ما را دیکته می‌کند.

کلیکولوس و سلول‌های بنیادی با پتانسیل نامحدود

کلیکولوس در مغز پستانداران سیگنال‌های حسی، به‌ویژه سیگنال‌هایی را که از چشم‌ها و گوش‌ها و حتی حس لامسه می‌آیند، دریافت می‌کند». این سیگنال‌ها را پردازش می‌کند و پاسخ‌هایی مانند حرکت ناخودآگاه چشم‌ها یا کل سر را تحریک می‌کند.  همچنین در حفظ تمرکز نقش دارد. در حالی که بخش مهمی از مغز انسان در همه گونه‌های جانوری وجود دارد ، اما ما هنوز چیز زیادی درباره نحوه تکوین آن از جنین تا بزرگسالی نمی‌دانیم. ولی مانند هر اندام دیگری، مغز  و کولیکولوس برتر نیز از سلول‌های بنیادی در جنین رشد می‌کند. بدین منظور در طی فرایند تکونی برای ایجاد این ناحیه، سلول‌های بنیادی بیشتر و بیشتر تقسیم می‌شوند و تخصص می‌یابند که در نهایت منجر به تنوع بسیار زیادی از انواع سلول‌های مورد نیاز هر اندام می‌شود. اکنون برای اولین بار، چونگ و همکارانش با نقشه برداری از اصل و نسب سلول‌های بنیادی عصبی، این فرآیند پیچیده را در کولیکولوس برتر روشن کردند.

یافته‌های حاصل از این مطالعه

اکنون چئونگ یافته‌های مطالعه‌ای را که از زمان پیوستن به ISTA تقریباً شش سال پیش روی آن کار می‌کرد، بازگو می‌کند: «ما دریافتیم که رشد کولیکولوس برتر متفاوت از سایر نواحی مغز عمل می‌کند. به عنوان مثال، در حالی که تقسیم سلول‌های بنیادی در برخی از مناطق مغز هفته‌ها طول می‌کشد تا همه نورون‌ها ایجاد شوند، آنهایی که در کولیکولوس فوقانی هستند به سرعت کار خود را تنها در چند روز به پایان می‌رسانند. در حین انجام این کار، سلول‌های بنیادی عصبی در کولینوس فوقانی توانایی خود را حفظ می‌کنند. این ظرفیت خارق‌العاده با سلول‌های بنیادی در بسیاری از بخش‌های مغز در تضاد است، جایی که آنها فقط برای ساختن گروه‌های خاصی از نورون‌ها تخصص دارند - برای مثال، یا تحریک‌کننده یا مهارکننده. در مورد ما، ما دریافتند که هر دو نوع نورون را می‌توان همزمان توسط یک سلول بنیادی تولید کرد." اینها تنها یافته‌های جدید چئونگ و همکارانش نبودند. آنها همچنین کشف کردند که در طول تکوین مغز، ساختار لایه‌ای کولیکولوس برتر، همانطور که قبلاً تصور می‌شد، یکی پس از دیگری ساخته نمی‌شود، بلکه به یکباره ساخته می‌شود. آنها همچنین گزارش دادند که کسری از سلول‌های بنیادی عصبی پس از پایان ساختن نورون ها به تولید گلیا ادامه می‌دهند، رفتاری که به طور مشابه در سایر قسمت‌های مغز نیز مشاهده می‌شود. سایمون هیپن مایر، رئیس گروه تحقیقاتی در ISTA می‌افزاید: «همه یافته‌های ما با هم پتانسیل منحصربفرد سلول‌های بنیادی عصبی را در کولیکولوس فوقانی نشان می‌دهند که قبلاً برای ما ناشناخته بود». "این نتایج به ما کمک می‌کند تا بفهمیم که چگونه توسعه سازماندهی و عملکردهای بالقوه نورون‌ها را در کولیکولوس فوقانی و در نهایت کل مغز شکل می‌گیرد. ما حتی فراتر رفتیم و مکانیسم‌های مولکولی زیربنای این فرآیندهای تکوینی را نیز بررسی کردیم."

معرفی ژن Pten در ساختن نورون‌ها

پس از افشای آنچه در طول رشد کولیکولاس برتر اتفاق می‌افتد، محققان همچنین آزمایش کردند که وقتی یک ژن حیاتی به نام Pten (هولوگ فسفاتاز و تنسین) را در سلول‌های بنیادی عصبی حذف می‌کنند چه اتفاقی می‌افتد. دانشمندان گمان می‌کنند که یک ژن Pten جهش یافته یکی از عوامل کمک کننده به اوتیسم است و ارتباط آن را با ماکروسفالی، رشد غیرطبیعی مغز و سر بزرگ شده نشان داده اند. مانند سایر بخش‌های این مطالعه، چونگ و همکارانش از تکنیکی به نام تحلیل موزاییک با نشانگرهای دوگانه (MADM) استفاده کردند. MADM به آن‌ها اجازه داد تا تمام نتاج سلول‌های بنیادی منفرد را علامت‌گذاری کرده و مشاهده کنند و آنها را با رنگ‌های فلورسنت متمایز بدرخشد. به طور همزمان، ژن Pten در یک شاخه از سلول‌های دختر حذف شد که با رنگ سبز مشخص شد، اما در شاخه دیگر با رنگ قرمز مشخص شد. به این ترتیب، دانشمندان می‌توانند سلول‌های مغزی تولید شده در حضور یا عدم حضور یک ژن عملکردی Pten را در کنار هم ردیابی و مقایسه کنند. محققان دریافتند که بدون ژن Pten، سلول‌های عصبی بازدارنده بیشتری در مقایسه با زمانی که Pten عملکرد داشتتند و در طی تکوین کولیکلوس برتر تولید شدند. هیپن مایر می‌افزاید: «ما برای اولین بار نشان دادیم که عملکرد ژن Pten در ایجاد تعادل مناسب نوع سلولی در این ناحیه مغز نقش دارد. ما فکر می‌کنیم که اختلال در چنین تعادلی در کولیکولوس فوقانی ممکن است منجر به نقص در پردازش سیگنال‌های حسی شود که به طور بالقوه اختلالاتی مانند اوتیسم و ADHD را توضیح می‌دهد.

گام بعدی مطالعه

چئونگ با اندیشیدن به اصل و نسب(شجره) خانوادگی سلول‌ها، درباره موضوع برنامه تحقیقاتی آینده خود که قصد دارد به زودی در آزمایشگاه مستقل خود در بریتانیا شروع کند، گفت: "کار علمی من، مانند سلول‌های مغز، تا حد زیادی شکل گرفته است. با حمایت خانواده، مربیان و مؤسساتم. این سفر پربار، من را برانگیخت تا کشف کنم که چگونه ژنتیک جنبه‌های مختلف کولیکولوس برتر را شکل می‌دهد و به درک اختلالات مختلف کمک می‌کند."

پایان مطلب/.