ده دستاورد برتر علوم اعصاب در سال 2018

تحقیقات در علوم اعصاب با سرعت بسیار زیادی در حال افزایش است. پیشرفت هایی که در ابزار ها و تکنیک های جدید رخ داده، دانشمندان علوم اعصاب را در درک بیشتر مغز و عملکرد آن یاری داده است. در سال 2018 هزاران مطلب، مقاله مروری و کتاب در حیطه های مختلف علوم اعصاب به چاپ رسیده است. در این جا ده دستاورد برتر سال 2018 در حیطه علوم اعصاب مورد بررسی قرار می گیرند.

RAIDERS OF THE LOST ARC – NOVEL INTERCELLULAR SIGNALLING MECHANISM DESCRIBED

در ژانویه 2018، دو گروه از محققان یافته های خود را درباره یک ارتباط جدید بین سلولی به چاپ رساندند. گروه Jason Shepher از دانشگاه Utah و Vivian Budnik و Thomson از دانشگاه ماساچوست در موش و دروزوفیلا این یافته ها را به دست آوردند. آن ها نشان دادند که چگونه ظاهر پروتئین های Arc، retroviral-like هستند و قادرند مواد ژنتیکی را در طول سیناپس جابجا کنند. نقش این نوع ارتباط بین سلولی تا اواخر سال 2018 نامشخص ماند تا اینکه گروه Mriganka Sur’s در دانشگاه MIT، به وسیله تصویر برداری از دندریت ها در قشر مغز مشخص کردند که این پروتئین ها در انعطاف پذیری ساختار دینامیک اهمیت دارند. آن ها توسط تکنیک هایی مانند تصویربرداری، تحریک اپتوژنتیک و میکروسکوپ الکترونی 3-D نشان دادند که یک سیناپس در پاسخ به سیگنال های متعدد قوی شده، درحالیکه سیناپس های اطراف ضعیف می شوند.

NON-INVASIVE OPTOGENETICS – SCIENTISTS ACTIVATE CHANNEL RHODOPSINS FROM OUTSIDE THE BRAIN

در فوریه 2018، Tom McHugh در آزمایشگاه خود در موسسه علوم مغز Riken ژاپن، موفق به فعال کردن پروتئین های blue-light-selective channel rhodopsin  در قسمت های عمیق مغز جوندگان شدند. این تیم، نانوپارتیکل هایی را در نواحی مورد نظر خود تزریق کردند. سپس این نانوپارتیکل ها را از خارج از مغز توسط امواج فروسرخ، فعال کردند. این نانوپارتیکل ها توسط طول موج بلند اشعه فروسرخ تحریک شده و یک طیف نوری آبی از خود ساطع می کردند که پروتئین های رودوپسین کانال های اطراف را فعال می کرد. اهمین این دستاورد در این نکته است که نیاز به فروبردن و قرار دادن فیبر های اپتیکی را از بین می برد.

A NEURAL LAW OF EFFECT – OUR BRAINS OUR HARDWIRED FOR REWARD

در فوریه سال 2018، گروه Rui Costa از دانشگاه کلمبیا یافته های خود را درمورد همبستگی عصبی برای “قانون تاثیر” Thornddike به چاپ رساندند. این مقاله، بیان می کند که فعالیت هایی که باعث پاداش می شوند، در مغز تمایل به تکرار بیشتری دارند. در این مطالعه از یک سیستم خود تحریکی مداربسته استفاده شد. در این سیستم هم چنین از الکترودهایی استفاده شده بود که بر روی قشر حرکتی قرار گرفته بودند. از سوی دیگر یک هدایت کننده نوری در VTA قرار داده شد. فعالیت های عصبی در قشر حرکتی با ریتم یک موزیک هماهنگ بودند. هنگامی که فعالیت عصبی قشر حرکتی با الگوی خاصی از ریتم موزیک هماهنگ میشد، آزاد سازی دوپامین در VTA توسط اپتوژنتیک القا می شد. این دانشمندان یافتند که در طول زمان، نورون های حرکتی فعالیت خود را با تکرار ریتم موزیک منطبق کرده و دوپامین بیشتری آزاد می کنند.

BRAIN REGULATION OF PARENTING BEHAVIOR- MAPPING PARENTAL CIRCUITRY

سال 2018 برای Johnny Kohl سالی پراهمیت بود. چرا که او موفق به کسب جایزه the Eppendorf and Science Prize برای نوروبیولوژی و همچنین جایزه Gruber به دلیل کار متفاوتش در زمینه مدارهای عصبی رفتار parenting شد. در طول گذراندن دوره postdoc  در دانشگاه هاروارد در آزمایشگاه Catherin Dulac تحقیقات خود را به انجام رساند. او سازماندهی مدارهایی که شامل نورون های بیان کننده گالانین در medial preoptic nucleus بودند را کشف کرد. از ابزارهای اپتوژنتیک برای نقشه برداری از چگونگی پروجکشن های این سلول ها و نقششان در جنبه های مختلف رفتار parenting مانند  grooming پی برد.

UN-PICKING PICK’S DISEASE – HOMING IN ON THE CAUSE OF FRONTOTEMPORAL DEMENTIA

در سال 2017 گروهی از دانشمندان، موفق به باز کردن ساختار misfolded پروتوئین تائو انسان شدند که باعث بیماری آلزایمر می شود. در سال 2018 به دنباله روی از این گروه، Sjors Scheres و  Michel Goedert در آزمایشگاه تحقیقات پزشکی و بیولوژی ملکولی در UK، ساختار ایزوفرم مولوکول تائو که باعث بیماری frontotemporal dementia or Pick’s disease می شود را باز کردند. آن ها از میکروسکوپ Cryo-electron برای تصویربرداری از کل پروتوئین در مقیاس اتمی، استفاده کردند. این سطح از جزئیات، شیمیدان ها را قادر می کند که بتوانند برای برهم کنش بهتر با ساختار این مولکول، مواد بهتری را برای تشخیص و حتی درمان این بیماری، طراحی کنند.

NEW BRAIN CELL TYPE DISCOVERED – AND IT’S BEAUTIFUL

در آگوست 2018، دانشمندان در موسسه علوم اعصاب و دانشگاه Szeged، ویژگیهای مورفوفیزیولوژیک و ترنسکریپشنال (رونویسی) نورون های گاباارژیک قشر مغز انسان را منتشر کردند. که Rosehip neuron نام دارد.

THE BRAIN BOUNCES BACK FROM INJURY – STUDY CHALLENGES DOGMA AND CONVENTIONAL MEDICAL WISDOM

در سپتامبر 2018، گروه Randy Bruno از موسسه Zukerman در دانشگاه کلمبیا شواهدی را بر علیه این دیدگاه که اطلاعات حسی top-down، غالبا در قشر مغز پردازش و ذخیره می شوند، جمع آوری کردند. آن ها آزمایشی را طراحی کردند که در آن موش ها  whisking task را باید قبل از اینکه قشر حسی آن ها توسط اپتوژنتیک سرکوب و یا برداشته می شد، انجام می دادند. در طول برداشتن قشر حسی و بلافاصله پس از آن موش ها قادر به کامل کردن  whisking task نبودند.اگرچه این محققان مشاهد کردند که در طول دو روز موش ها توانایی خود را برای تکمیل این تسک به دست آوردند.  این مشاهده نشان دهنده این بود که نواحی دیگری علاوه بر قشر حسی برای پردازش اطلاعات حسی وجود داشت. اهمیت این تحقیق در این بود که برای بیمارانی که از مشکلات حرکتی در اثر سکته رنج می برند، درمان با حرکات بسیار بهتر از استراحت های طولانی مدت است. 

PATCHING HUMAN DENDRITES – TO UNDERSTAND THE ELECTROPHYSIOGICAL PROPERTIES OF WHAT MAKES US HUMAN

در اکتبر سال 2018، دانشمندان علوم اعصاب دانشگاه MIT در گروه Mark Harnett، از تکنیک الکتروفیزیولوژی patch clamp برای نورون انسان در بافت برش خورده در حین فعالیت استفاده کردند. آن ها یک قدم فراتر رفتند و دندریت نورون انسان را برای اینکه چگونگی انتشار سیگنال الکتریکی را در طول آن کشف کنند، patch  کردند. سپس یافته های خود را با مشاهداتی که قبلا از نورون های موش به دست آمده بود، مقایسه کردند. این مطالعه، اولین مطالعه ای بود که انتقال الکتریکی اطلاعات را در انسان وموش با یکدیگر مقایسه می کرد.

BRAIN CARTOGRAPHER FINDS NEW BRAIN REGION – THE ENDORESTIFORM NUCLEUS

در نوامبر 2018، پروفسور جورج پاکسینوس، در دانشگاه New South Wales و تحقیقات علوم اعصاب استرالیا (Neuroscience Research Australia) ناحیه ای ناشناخته از مغز انسان را  یافتند.

هسته Endorestiform در ساقه مغز، بویژه در inferior cerebellar peduncle، ناحیه ای که اطلاعات حسی و حرکتی را برای تصیح کنترل استقرار، تعادل و حرکات ظریف با یکدیگر تلفیق می کنند، وجود دارد. 

PARALYSED WALK AGAIN – LIFE CHANGING TECH IMPLANTS

در نوامبر 2018، دانشمندان و نورولوژیست های سویسی یافته های خود را در مورد  Stimulation Movement Overground (STIMO) study منتشر کردند. این دانشمندان توسط قرار دادن الکترود های ویژه ای و زمان بندی دقیق تحریکات الکتریکی، بیمارانی که فلج هستند را بدون کمک دیگران قادر به راه رفتن می کنند.

Jocelyne Block, CHUV  جراح مغز و اعصاب: “همه بیماران با استفاده از وزن خود در طول یک هفته قادر به حرکت بودند. آنجا بود که متوجه شدم ما در مسیر درستی قرار گرفته بودیم.”