به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، مسیرهای حس‌گرایی جسمی اطلاعات حیاتی در مورد درد، لمس، خارش و حرکت اعضای بدن را از اندام‌های محیطی به سیستم عصبی مرکزی منتقل می‌کنند. با این وجود نیازهای قابل توجه برای درک نحوه تشکیل این مسیرها و توسعه درمان‌های درد، ترجمه بالینی همچنان چالش‌برانگیز است. این احتمالاً به ویژگی‌های خاص گونه و عدم وجود مدل‌های درون‌گرا برای مسیر پلی‌سیناپتیک مربوط می‌شود.

اهمیت شناسایی پیامدهای تغییرات حسی مختلف در سطح مدار

مسیرهای حس‌گرایی جسمی صعودی مسئول انتقال اطلاعات حسی محیطی و بدن از اندام‌های محیطی به سیستم عصبی مرکزی هستند. نورون‌های حس‌گرایی جسمی که اجساد سلولی آن‌ها در گانگلیون‌های ریشه پشتی (DRG) و گانگلیون‌های سه‌حسی (TG) قرار دارند، سلول‌های شبه‌یک‌قطبی هستند که اندام‌های محیطی، از جمله پوست، را عصب‌دهی می‌کنند تا سیگنال‌های حس‌گرایی جسمی را شناسایی و آن‌ها را به نخاع و مغز پایین منتقل کنند. نورون‌های موجود در نخاع پشتی یا مغز پایین این اطلاعات را به‌صورت مونو‌سیناپتیک به ساختارهای مختلف مغزی، از جمله تالاموس، منتقل می‌کنند که این سیگنال‌ها را به کورتکس مغز منتقل می‌نمایند. اختلالات ژنتیکی یا محیطی در این مسیرها می‌تواند به بروز یا کمک به اختلالات عصبی مختلف، از جمله درد مزمن و اختلال طیف اوتیسم منجر شود و توانایی‌های حسی را هم افزایش و هم کاهش دهد. با وجود اهمیت بالینی این موضوع، نحوه شکل‌گیری مسیرهای حسی صعودی در طول توسعه انسانی و چگونگی بروز نقص‌های عملکردی در شرایط پاتولوژیک در طول توسعه همچنان به‌خوبی درک نشده است. چالش‌های مربوط به ترجمه تحقیقاتی از آزمایشگاه به بالین در زمینه درد و حواس به این تفاوت‌ها در گونه‌ها نسبت داده می‌شود. به‌ویژه، کشف درمان‌های جدید و ترجمه آن‌ها به‌دلیل عدم وجود مدل‌های تجربی معتبر انسانی که مسیر حسی صعودی را بازسازی کنند، با مشکل مواجه است. در واقع، بررسی همزمان تمام اجزای این مدارها از طریق تصویر‌برداری یا ضبط تاکنون در مدل‌های حیوانی محقق نشده است، که این موضوع درک ما از پیامدهای تغییرات حسی مختلف در سطح مدار را محدود می‌کند.

مدلسازی و دستکاری مدارهای عصبی انسانی با استفاده از فناوری‌های ارگانوئید

پیشرفت‌های اخیر در فناوری‌های ارگانوئید نویدبخش تولید مدل‌های مبتنی بر سلول‌های بنیادی خودسازمان‌یافته برای مطالعه و دستکاری مدارهای عصبی انسانی در حالت‌های خارج از بدن (ex vivo) در زمینه توسعه و بیماری‌ها هستند. ما پیش‌تر اسمبلاویدهای سه‌جزئی را توسعه دادیم تا میانجی‌گری مسیر کورتیکو-اسپینو-موسول را که ارتباطی بین نورون‌های گلوتاماتی‌دار قشر عمیق و نورون‌های حرکتی کلمبیونر (کولینرژیک) در نخاع به عضلات برقرار می‌کند، بازآفرینی کنیم. اما ایجاد مدارهای عملکردی در اسمبلاویدهایی با بیش از سه جزء، که بتوانند مسیر حسی صعودی را از نورون‌های حسی تا قشر مغز تشکیل دهند، هنوز محقق نشده است. در اینجا بر روی مسیرهای اسپینوتالامیک و تریگمنوتالامیک تمرکز می‌کنیم که به‌ویژه در انسان‌ها قابل توجه هستند و برای انتقال درد و سایر اطلاعات حسی جسمی از طریق نخاع و تالاموس حیاتی‌اند. در این مدار، نورون‌های حسی در گانگلیون‌های ریشه پشتی (DRG) یا گانگلیون‌های سه‌حسی (TG) با نورون‌های موجود در نخاع پشتی یا مغز پایین ارتباط دارند. این نورون‌ها اطلاعات را از طریق اتصالات مونو‌سیناپتیک به تالاموس منتقل می‌کنند و سپس به کورتکس حسی جسمی و سایر نواحی قشری ارسال می‌شوند. برای بازسازی این مسیرها از اجزای آن‌ها، ما به‌طور جداگانه ارگانوئیدهای حسی جسمی، ارگانوئیدهای نخاع پشتی، ارگانوئیدهای دی‌انسفالیک (تالامیکی) و ارگانوئیدهای قشر مغز را از سلول‌های بنیادی پرتوان تولید کردیم و سپس آن‌ها را به‌صورت عملکردی مونتاژ کردیم تا چهار جزئی اسمبلاوید حسی صعودی انسانی (hASAs) بسازیم. ما نشان دادیم که تحریک شیمیایی یا آزادسازی گلوتامات از نورون‌های حسی، پاسخ‌هایی را در درون hASA ایجاد می‌کند.

درباره مطالعه

دانشمندان در یک آزمایشگاه توانسته‌اند مسیر حسی را که احساسات درد را به مغز انسان منتقل می‌کند، بازسازی کنند و این پیشرفت می‌تواند منجر به درمان‌های بهتری شود. تیمی از دانشگاه استنفورد کالیفرنیا اولین گروهی ادانشمندان در یک آزمایشگاه توانسته‌اند مسیر حسی را که احساسات درد را به مغز انسان منتقل می‌کند، بازسازی کنند و این پیشرفت می‌تواند منجر به درمان‌های بهتری شود. تیمی از دانشگاه استنفورد کالیفرنیا اولین گروهی است که ترکیب متفاوتی از نورون‌های رشد یافته از سلول‌های بنیادی انسانی را به یک مدار مغزی عملکردی در یک ظرف آزمایشگاهی تبدیل کرده است. نتایج تجربیات آن‌ها که روز چهارشنبه در نشریه نیچر منتشر شد، پیشرفت سریع دانشمندان در بازتولید بافت‌ها و ارگان‌های زنده از طریق زیست‌شناسی مصنوعی را نشان می‌دهد.

نتایج مرتبط با تولید مدارهای مغزی مصنوعی

این مدارهای مغزی مصنوعی می‌توانند برای غربالگری درمان‌های هدفمند بهتر برای درد که امواج بیش از حد انتقال عصبی را کاهش دهد، بدون اینکه بر مدار پاداش مغز مانند اوپیودها تأثیر بگذارد، مورد استفاده قرار گیرند، سرپرست پروژه [سرگیو] پاسکا گفت. او تأکید کرد که این آسمبلا ویدها خودش نمی‌تواند "درد را احساس کند": "آن‌ها سیگنال‌های عصبی را منتقل می‌کنند که توسط یک مسیر دوم که به عمق بیشتری در مغز می‌رود، پردازش می‌شود و سبب ایجاد جزء احساسی آزاردهنده درد می‌شود."ست که ترکیب متفاوتی از نورون‌های رشد یافته از سلول‌های بنیادی انسانی را به یک مدار مغزی عملکردی در یک ظرف آزمایشگاهی تبدیل کرده است. نتایج تجربیات آن‌ها که روز چهارشنبه در نشریه نیچر منتشر شد، پیشرفت سریع دانشمندان در بازتولید بافت‌ها و ارگان‌های زنده از طریق زیست‌شناسی مصنوعی را نشان می‌دهد. هنگامی که دانشمندان استنفورد مدار مغزی ایجاد شده خود را به محرک‌های حسی معرّض کردند، امواج فعالیت الکتریکی را که در آن حرکت می‌کردند مشاهده کردند. مولکولی که فلفل‌های تند را داغ می‌کند، کپسایسین، بلافاصله واکنش قوی ایجاد کرد.

پایان مطلب/.