พวกเขาพัฒนาไฮโดรเจลที่ทำให้สมองโปร่งใส

ศุกร์ 12 เมษายน, 2013.- นักวิทยาศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด (สหรัฐอเมริกา) ได้พัฒนาวิธีการแทนที่เนื้อเยื่อทึบแสงของสมองด้วยไฮโดรเจลโปร่งใสชนิดเดียวกับคอนแทคเลนส์ซึ่งช่วยให้สมองใส สามารถศึกษาการดำเนินงานได้ดีขึ้น

ดังที่พวกเขากล่าวในบทความที่ตีพิมพ์ในนิตยสาร 'Nature' ฉบับดิจิตอลความก้าวหน้านี้ทำให้สามารถมองเห็นโครงสร้างขนาดใหญ่ "ชัดเจน" เช่นฮิบโปแคมปัสและแม้แต่วงจรประสาทและเซลล์แต่ละเซลล์ก็สามารถมองเห็นได้

การประกาศเกิดขึ้นเพียงหนึ่งสัปดาห์หลังจากประธานาธิบดีบารัคโอบามาแห่งสหรัฐอเมริกาประกาศความคิดริเริ่มในการตรวจสอบความลึกลับของสมอง ในความเป็นจริงนักประสาทวิทยา William Newsome ผู้ร่วมกำกับการริเริ่มนี้ได้อธิบายความก้าวหน้าครั้งนี้ว่า "นวัตกรรมทางเทคโนโลยีที่ยิ่งใหญ่" ที่ "จะเร่งการทำแผนที่สมองของเรา"

จนถึงตอนนี้วิธีเดียวที่จะติดตามการเชื่อมต่อของระบบประสาทคือการตัดสมองเป็นชิ้นบางเฉียบแล้วตรวจสอบพวกเขาแยกต่างหากด้วยกล้องจุลทรรศน์และดำเนินการฟื้นฟูเสมือนจริงบนคอมพิวเตอร์

อย่างไรก็ตามการตัดนี้ทำให้เนื้อเยื่อผิดรูปและทำให้ยากต่อการทราบความเชื่อมโยงบางอย่างเช่นสิ่งที่มีอยู่ระหว่างพื้นที่ห่างไกลเช่นเยื่อหุ้มสมอง prefrontal และ amygdala

เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหานี้นักวิจัย Karl Deisseroth และทีมของเขาได้คิดค้น "งานวิศวกรรมชีวเคมีที่ละเอียดอ่อน" ซึ่งช่วยให้การเปลี่ยนส่วนที่ทึบของสมองเกิดจากเยื่อหุ้มไขมันที่ล้อมรอบและสนับสนุนเซลล์โดยไฮโดรเจลที่อ่อนนุ่มและเจลาติน

การเปลี่ยนแปลงนี้ได้รับการทดสอบในสมองของหนูอายุเพียงสามเดือนและเมื่อไฮโดรเจลอยู่ในสถานที่นักวิทยาศาสตร์ได้ทำการอุ่นให้ถึงอุณหภูมิของสิ่งมีชีวิตเพื่อให้โมเลกุลสามารถเชื่อมต่อกันก่อตัวเป็นตาข่ายต้านทาน มันทำหน้าที่เป็นเปลือกหอยที่เก็บเนื้อหาของแต่ละสมอง หลังจากแปดวันนักวิทยาศาสตร์มีสิ่งที่พวกเขาคาดหวังและสามารถมองเห็นได้ในสมองของหนู

"มันเป็นก้าวที่ยอดเยี่ยมที่จะหลีกเลี่ยงการตัดสมองของเมาส์เป็นพัน ๆ หน่วยและดูทีละชิ้นแล้วลองสร้างมันขึ้นมาใหม่ ... มันสามารถเร่งการวิจัยทางประสาทวิทยาศาสตร์" ตามที่อธิบายโดยนักประสาทวิทยา Cori Bargmann ของมหาวิทยาลัย Rockefeller ผู้อำนวยการร่วมของโครงการโอบามาด้วย

ในความเป็นจริงด้วยโครงสร้างใหม่นี้นักวิทยาศาสตร์สามารถมองเห็นฐานดอกและก้านสมอง, เยื่อหุ้มสมองและฮิบโปโดยไม่ต้องใช้กล้องจุลทรรศน์ และกับเขาพวกเขาสามารถเห็นสสารสีขาวที่ทำหน้าที่เป็นสายส่งของสมองซึ่งนำสัญญาณจากเซลล์ประสาทหนึ่งไปยังอีกเซลล์หนึ่งในวงจรระยะไกลที่รองรับการทำงานของจิตใจ

ไฮโดรเจลไม่เพียง แต่โปร่งใส แต่ยังสามารถซึมซับได้ซึ่งช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถใส่สีย้อมฟลูออเรสเซนต์พิเศษในสมองไปยังเซลล์สมองอื่น ๆ และแม้แต่กับโปรตีนและโมเลกุลของแต่ละบุคคล “ คุณสามารถวาดเส้นลวดที่มีสีต่างกันได้” Deisseroth กล่าว

ที่มา: