یک مطالعه جدید که از مدل سازی کامپیوتری و تصویربرداری پیشرفته از مغزهای جنین در حال توسعه استفاده می کند ، به محققان اجازه می دهد تا راز چگونگی شکل گیری مغز و چگونگی رشد اولیه مغز را برای سلامت عصبی در طول زندگی آماده کنند. بسیاری از اسرار همچنان بر مغز انسان احاطه شده است ، اما مهمترین آنها نحوه شکل گیری آن و چگونگی تأثیر آن هفته های اولیه بر بقیه زندگی فرد است.
تحقیقات آینده از دانشگاه بینگهامتون و دانشکده پزشکی هاروارد از مدل سازی رایانه ای و تصویربرداری پیشرفته از مغزهای جنین در حال توسعه برای پاسخ به برخی از سوالات دیرینه استفاده خواهد کرد.
برنامه بیومکانیک و مکانیک بنیاد ملی علوم به تازگی کمک 587،853 دلار را برای درک بهتر رشد و چین خوردگی که هر مغز انسان را منحصر به فرد می کند ، تایید کرد.
استادیار میر جلیل رضوی از دانشکده مهندسی و مهندسی مکانیک کالج مهندسی توماس جی واتسون این پژوهش را بر عهده خواهد داشت. محقق اصلی ، استادیار وایینگ دای از گروه علوم رایانه واتسون ، و علی قلی پور ، دانشیار هاروارد ، به عنوان همکار تحقیق ، استادیار خواهد بود.
رضوی برای اولین بار در سال 2014 ، هنگام اخذ دکترا در دانشگاه جورجیا ، به تحقیقات مغزی علاقه مند شد. مشاور وی بر روی مدل سازی دینامیک مولکولی برای پیش بینی حرکت فیزیکی اتم ها و مولکول ها کار می کرد ، اما می خواست با مطالعه مدل سازی مکانیکی بافت نرم ، شاخه ای شود.
رضوی گفت: “یکی از موضوعات مهم با بافت بیولوژیکی نرم مغز است.” برای ما یک راز است که چگونه مغز ما در 22 تا 25 هفته پس از بارداری از نرم ترین حالت شروع می کند ، اما در عرض چند هفته گسترش در سطح و حجم و همچنین تا شدن مغز وجود دارد. ”
وقتی در سال 2018 به بینگهامتون رسید ، رضوی روی مکانیک پوست انسان تمرکز کرد و با دانشیار گای آلمان از گروه مهندسی پزشکی کالج واتسون تحقیق کرد.
با این پروژه NSF ، وی امیدوار است که شکل چین های مغزی را به عنوان ماده خاکستری با رشد سریعتر (لایه بیرونی که در آن تفکر در سطح بالاتری انجام می شود) در بالای ماده سفید (لایه داخلی که بین مناطق مختلف ماده خاکستری ارتباط برقرار می کند و بین ماده خاکستری و بقیه بدن).
حدود 100 میلیارد سلول عصبی در مغز انسان وجود دارد و اطلاعات از طریق شبکه پیچیده ای از الیاف آکسونال منتقل می شوند که در صورت اتصال سر به سر ، 239000 مایل از زمین تا ماه امتداد می یابد. اتصال سخت برای اکثر این شبکه قبل از تولد اتفاق می افتد ، زیرا مغزهای در حال رشد چین هایی ایجاد می کنند که نورون ها را به روش های تصادفی و در عین حال قابل توجه به هم متصل می کند.
ما مکانیسم زیرین را از نظر بیولوژیکی درک نمی کنیم ، اما از نظر مکانیکی می توان گفت که ما دارای چین خوردگی هستیم زیرا در میزان رشد لایه ها ناهماهنگی داریم. ” “این فقط در مورد مغز نیست. اگر ما یک سیستم چند لایه داشته باشیم و لایه بیرونی سریعتر از لایه های داخلی رشد کند ، آنگاه بی ثباتی و تا شدن خواهیم داشت. ”
قلی پور-مدیر تحقیقات رادیولوژی ترجمه شده در دانشکده پزشکی هاروارد-اسکن 50 جنین را در 25 هفته و 36 هفته با استفاده از تصویربرداری رزونانس مغناطیسی استاندارد (MRI) و همچنین تصویربرداری تانسور انتشار ویژه مغز (DTI) انجام داد ، که روند انتشار مولکول ها را ترسیم می کند. درون سلول ها
رضوی گفت: “پروفسور قلی پور و تیمش دقیق ترین MRI و DTI را برای مغز جنین دارند.” “دریافت این تصاویر واقعاً دشوار است زیرا ماهیت بارداری به این معنی است که جنین در حال حرکت است. بعد از تولد می توان افراد را در وضعیت استاتیک قرار داد.
وی ، که تحقیقات خود را در زمینه مغز انجام می دهد ، تخصص خود را برای تجزیه و تحلیل این نتایج ارائه می دهد ، وی افزود: “ما باید یک زبان متقابل بین تصویربرداری از مغز جنین و مدل مکانیکی پیدا کنیم. او به ما کمک می کند تا این داده ها را برای ایجاد مدل های مکانیکی خود پردازش کنیم.
نحوه رشد و جمع شدن 50 مغز جنین با مدل رایانه رضوی مقایسه می شود تا ببینیم آیا الگوهای مورد انتظار با الگوهای واقعی مطابقت دارد یا خیر.
وی گفت: “اگر دقیق باشیم ، نتایج باید نزدیک به هم باشد.” در غیر این صورت ، خواهیم گفت: مشکل چیست؟ ما چه نوع عوامل دیگری را در مدلهای خود گنجانده ایم؟ ”ما داده های زیادی را وارد کرده ایم ، اما نمی دانیم چه اتفاقی می افتد.”
رضوی این مطالعه را گامی آغازین برای درک برخی از اختلالات مغزی مانند اوتیسم ، اسکیزوفرنی و پلی میکروژریا (که در آن سطح مغز دارای برجستگی ها یا چین های زیادی است) می داند. از آنجا ، او به طور بالقوه یک عمر راههای تحقیقاتی مرتبط با مغز را می بیند که می تواند منشعب شود.
من فکر می کنم برای رمزگشایی رمز و راز مغز به زمان زیادی نیاز داریم ، زیرا به هیچ وجه قابل مقایسه با سایر اندام ها نیست. این کاملاً متفاوت و بسیار پیچیده است. ”
کمی در باره چین خوردگی های مغز
سطح مغز ، معروف به قشر مخ ، بسیار ناهموار است و با الگوی مشخصی از چین خوردگی یا برجستگی مشخص می شود که به نام gyri (مفرد: gyrus) و شیارهای معروف به sulci (مفرد: sulcus) شناخته می شود. این ها نشانه های مهمی را تشکیل می دهند که به ما اجازه می دهد مغز را به مراکز عملکردی تفکیک کنیم.
ژیروس چیست؟
مغز به طور کلی دارای چین و چروک است که از برجستگی ها و تورفتگی های زیادی تشکیل شده است. شکنج (جمع: gyri) نامی است که بر روی برجستگی های برجسته روی قشر مغز (بیرونی ترین لایه مغز) گذاشته می شود.
Gyri در سطح قشر مغز یافت می شود و از ماده خاکستری تشکیل شده است که از بدن سلول عصبی و دندریت ها تشکیل شده است.
آنها ساختارهای منحصر به فردی هستند که به دلیل افزایش سطح مغز مهم هستند. مساحت بزرگتر به این معنی است که می توان سلول های عصبی بیشتری را درون قشر قرار داد تا بتواند اطلاعات بیشتری را پردازش کند. در نهایت ، عملکردهای شناختی با ژیروسکوپی بدون نیاز به افزایش اندازه واقعی مغز ، که در جمجمه قرار نمی گیرد ، بهتر خواهد بود.
طرح و اندازه ژیروس از فردی به فرد دیگر متفاوت است ، اگرچه انواع خاصی از ژیروس در هر فردی یافت می شود. اگرچه ، این نوع ژیروسک ها می توانند از نظر اندازه و مکان بین افراد متفاوت باشند.
انواع خاصی از ژیروسکوپی وجود دارد که برای عملکرد مغز ضروری است. به عنوان مثال ، شکنج پیش مرکز به عنوان مرکز اصلی حرکتی مغز مهم است. یکی دیگر از مناطق مهم ، گایروس گیجگاهی برتر است که ناحیه ورنیکه را برای توسعه زبان و درک گفتار حیاتی می داند.از آنجا که ژیروس برای ساختار مغز مهم است ، اهمیت بالینی دارد. به عنوان مثال ، برخی از ناهنجاری های ژیری می تواند منجر به اختلالات مانند صرع شود.
سید مهدی ساداتی هستم. عاشق مغز! داروساز و دانشجوی دکترای تخصصی علوم اعصاب. عضو تیم مرکز سلامت مغز دانا! از علاقه هام شناسوندن کارایی های هیجان انگیز مغز به زبان ساده به آدمهاست! جست و جو می کنم در افسردگی، داروهای موثر بر مغز و سایر بیماری های حوزه ی روان و البته نوروپلاستیسیتی!