انجاز أول نموذج ثلاثي الأبعاد يحاكي أنسجة المخ

انجز باحثون اميركيون اول نموذج ثلاثي الابعاد قادر على تقليد وظائف انسجة المخ الحية، ما يمنح فرصا جديدة لدرس كيفية عمل الدماغ وامراضه والاثار التي تحدثها الصدمات، بحسب نتائج دراسة علمية حديثة.

وهذا النموذج الذي يعيد انتاج بنية معقدة للقشرة المخية، يظهر تفاعلات حيوية كيميائية وكهربائية فيزيولوجية، وبامكانه العمل في داخل المختبر على مدى اشهر، بحسب هؤلاء الاخصائيين في الهندسة الحيوية الذين نشرت نتائج دراستهم في تقارير الاكاديمية الاميركية للعلوم في عددها للفترة بين 11 و15 اب/اغسطس.

ولا يزال دماغ الانسان احد اكثر الاعضاء التي يكتنفها الغموض بسبب التعقيد الكبير في طريقة عمله والصعوبات في تحليل وظائفه لدى الاشخاص الاحياء، على ما اكد هؤلاء العلماء في جامعة تافتس بولاية ماساتشوستس شمال شرق الولايات المتحدة.

واشار ديفيد كابلان رئيس قسم الهندسة الحيوية الطبية في جامعة تافتس والمشرف الرئيسي على هذه الدراسة الممولة من المعاهد الاميركية للصحة الى ان "ثمة فرصا ضئيلة لدرس وظائف دماغ حي، وبالتالي هذا حقل ابحاث يجب ايجاد خيارات جديدة فيه لفهم ومعالجة مروحة واسعة من الاضطرابات العصبية".

وعوضا عن محاولة اعادة انتاج كامل المسارات في الدماغ، انجز هؤلاء الباحثون نموذجا قياسيا يعيد انتاج الخاصيات الاكثر ضرورية للوظائف الفيزيولوجية لانسجة المخ.

وكل واحدة من هذه الوحدات يمزج بين مادتين تحملان خاصيات مختلفة. والامر يتعلق ببنية مسامية اكثر صلابة مكونة من بروتينات الحرير يمكن ان تتركز عليها الخلايا العصبية العائدة للقشرة المخية المتأتية من ادمغة الجرذان، بالاضافة الى نسيج غشائي من الكولاجين يمكن ان تدخل اليها امدادات للخلايا العصبية للاتصال بين بعضها على هيئة ثلاثية الابعاد.

وتم تجميع هذه الوحدات كافة في دوائر متحدة المركز بطريقة تتيح لها محاكاة طبقات القشرة المخية الحديثة.

ولفتت مين تانغ شومر الباحثة في جامعة تافتس الى ان هذا النسيج حافظ على قدراته في المختبر لتسعة اسابيع على الاقل اي لوقت اطول بكثير بالمقارنة مع زراعة الخلايا الدماغية في الكولاجين وحده". واشارت الى ان النسيج الغشائي الاكثر سماكة يسمح بايجاد شبكة من الاتصالات العصبية الضرورية لعمل الدماغ.

ومع هذا النموذج، تمكن الباحثون من تحليل الاثار المتعددة للاضطرابات الدماغية وبينها الاضرار على المستوى الخلوي والنشاط على مستوى الفيزيولوجيا الكهربية بالاضافة الى التغييرات العصبية الكيميائية الناجمة عن الاصابات.

وعلى سبيل المثال، عندما قام الباحثون بمحاكاة اضطراب خطير في انسجة المخ، انتجت هذه الانسجة كميات كافية من الغلوتامات، وهو ناقل عصبي تفرزه الخلايا الدماغية لدى حصول اصابة في المخ.

وبالنسبة لهؤلاء الباحثين، يمنح هذا النموذج الثلاثي الابعاد امكانية فريدة لاعادة انتاج تفاعلات عصبية فيزيولوجية ووظائف دماغية لاختبارات من غير الممكن اجراؤها مع بشر او حيوانات.