هنگامی که به سیستم عصبی مرکزی بدن، یعنی مغز و نخاع، آسیب برسد، بدن انسان قادر نیست سلول‌های عصبی را ترمیم کند تا آن‌ها به مدارهای حیاتی بدن اطلاع‌رسانی کرده و فرمان‌های مغز را انتقال دهند. چنین آسیب‌هایی همیشگی و غیر قابل جبران هستند. 

مطالعات گستره‌ای که در سال‌های اخیر بر روی سیستم عصبی انسان و حیوانات انجام شده، به این نتیجه رسیدند که بازسازی سیستم عصبی، می‌تواند انجام شود. در حال حاضر یک مرد بیست ساله در شهر ناپل فلوریدا داوطلبانه خود را برای انجام

آزمایش‌های پژوهشی در اختیار محققان قرار داده تا آزمایش‌هایی درباره‌ی نقش سلول‌های بنیادی در ترمیم آسیب‌های نخاعی را بر روی او اجرا کنند. در دانشگاه مک‌گیل در کشور کانادا هم روشی کاملاً متفاوت برای درمان بیماران ضایعه‌های مغزی و نخاعی پیگیری می‌شود. 

گروهی از پژوهشگران که در این تحقیقات همکاری می‌کنند، با قرار دادن سلول‌های عصبی موش در یک بشقاب آزمایشگاهی، نورون‌ها را به هم وصل کردند. آن‌ها این کار را با استفاده از یک میکروسکوپ نیروی اتمی و رشته‌های پلی‌استایرنی انجام دادند. اگرچه این کار فعلاً تنها یک اثبات مفهوم اولیه است، اما می‌تواند در جراحی بیماران ضایعه‌های مغزی و نخاعی و درمان آن‌‌ها الهام‌بخش باشد. 

ترمیم نورون: 

میکروسکوپ نیروی اتمی، یک سوزن فوق‌العاده باریک را که میکروپروب نامیده می‌شود و به یک باریکه‌ی ثبت کننده ضمیمه شده است به روی جسمی که قرار است دیده شود می‌کشد. میکروپروب همزمان با عبور از ویژگی‌های فیزیکی مختلف جسم، مانند بلندی و کوتاهی و تغییر شکل، این ویژگی‌ها را ضبط می‌کند و در نهایت، باریکه‌ی ثبت کننده‌ی لیزری تصویری از جسم مورد نظر را می‌سازد. 

محققان در پژوهش خود از یک میکروپروب تخصصی استفاده کردند تا تصویری از آکسون به دست آورند و بتوانند میکروپروب را به آن قلاب کنند. آکسون بخشی از سلول نورون است که آن را به سلول‌های دیگر مغز متصل می‌کند. میکروپروب آنقدر آکسون را کشید تا به سلول نورون مجاور در ظرف آزمایشگاه رسید. میکروپروب با استفاده از نیروهای کوچک بین اشیا در سطوح اتمی، رشته‌های پلی‌استایرنی را گرفته و آن‌ها نیز به نوبه‌ی خود آکسون را نگه می‌دارند. 

پیتر گراتر (Peter Grutter)، نویسنده‌ی اصلی مقاله‌ای که پژوهش‌های فوق را شرح می‌دهد این فرآیند را به کشیدن یک تکه آدامس تا جداشدن آن تشبیه کرده است. در این آزمایش، اندازه‌ی آکسون حدود یک صدم اندازه‌ی تار موی انسان بود. گراتر توضیح می‌دهد: «به دلیل باریکی فوق العاده‌ی آکسون، می‌بایست با دقت بسیار بالایی آکسون را می‌کشیدیم و لحظه‌ی جدا کردن میکروپروب از آکسون هم لحظه‌ی بسیار حساسی محسوب میشد.» در کل محققان آکسون را یک میلیمتر کشیدند. این اندازه در مقایسه با ابعاد مغز کوچک  اما برای اجرای این روش کافی است. آن‌ها امیدوارند با انجام آزمایش‌های بعدی و ارتقای ابزار آزمایشگاهی بتوانند نورون‌ها را با کشش چند میلیمتری به هم متصل کنند. 

یک اتصال رضایت‌بخش:

پژوهشگران با اندازه‌گیری پتانسیل الکتریکی نورون‌ها، اتصال مصنوعی خود را امتحان کردند. پتانسیل مشابه زمانی بود که نورون‌ها به طور طبیعی با هم در ارتباط هستند و این یعنی این شبکه‌ی آزمایشگاهی می‌تواند کارآمد باشد. اگرچه این روش پیچیده است، اما محققان اعلام کرده‌اند که با استفاده از آن، پیام‌های عصبی می‌توانند 60 برابر سریع‌تر از آنچه بدن خود ما انجام می‌دهد منتقل شوند. 

مغز ما با اتصال بیشتر و بیتر نورون‌هایی که دارد، رشد می‌کند و توانایی و پیچیدگی‌هایش بیشتر می‌شود. تجربه‌های جدید، افکار و خاطرات، همگی در مغز ما اتصال‌های مربوط به خود را ایجاد می‌کنند. برقراری اتصال مجدد میان شبکه‌های عصبی ما می‌تواند علاوه بر ترمیم سلول‌های عصبی آسیب دیده، شبکه‌های عصبی تازه‌ای را هم بسازد. 

هنوز تا رسیدن به مرحله‌ی اجرا و کاربرد در حوزه‌ی این فناوری سال‌های زیادی باقی مانده است. اما این متد می‌تواند برای بیمارانی که صدمات ناشی از آسیب دیدگی مغز را تحمل می‌کنند مفید باشد و به بهبود زندگی آن‌ها کمک کند. همچنین می‌تواند برای درمان بیماران دژنراتیو عصبی و تقویت مدارهای عصبی مغز آن‌ها قابل استفاده باشد. در کوتاه مدت، این دستاورد فرصت‌هایی را برای رشد دادن و ترمیم شبکه‌های عصبی در آزمایشگاه فراهم می‌کند تا محققان بتوانند به اسرار کارکردهای مغز بیشتر از قبل پی ببرند. 

همچنین پژوهشگران ادعا می‌کنند این آزمایش ثابت کرد که می‌توان سلول‌های مغزی را با استفاده از نوعی خیاطی صنعتی به مدارهای الکترونیکی متصل کرد تا با این روش، ترکیبی از مغز و ماشین با توانایی‌های بالا ساخته شود. 

منبع:

Scientists Connect Neurons in the Lab for the First Time (Discover Magazine)

یاخته‌های بنیادی

منابع مفید:

مغز، اندیشه و روان

اسکن مغز، اثر انگشت جدید

مغز استندبای است یا شات داون؟

How Nerves Work

What is in a nerve

Human Brain: Facts, Functions & Anatomy