ساخت مغز‌های کوچک سه‌بعدی به عنوان مدل عصبی ارزان

این مغزها قابلیت‌های شناختی ندارند اما بیشتر از کشت‌های بافت دوبعدی به ساختار و چیدمان سلولی مغز واقعی شبیه هستند و از چندین ویژگی ماند انواع مختلف سلول با قابلیت تشکیل سیناپس یا ارتباطات الکتریکی با یکدیگر برخوردارند که آن‌ها را برای اهداف تحقیقاتی به بافت واقعی مغز شبیه‌تر می‌کند.

این مغزها تنها یک سوم میلیمتر عرض داشته و بطور طبیعی با تراکم مشابه مغز موش‌ها شکل گرفته‌اند. آن‌ها به ریزالکترونیک‌ها یا تاسیسات کشت بافت مورد استفاده در سایر شیوه‌ها و یا برخورداری از چارچوب‌های کلاژنی مصنوعی نیاز ندارند. این سازه‌ها ابتدا با جداسازی نمونه‌های بافت برای دستیابی به چیدمان مناسب سلول توسط سانتریفیوژ شکل می‌گیرند و سپس این سلول‌ها در قالب‌های آگاروز که توسط شرکت نوبنیان MicroTissues ساخته شده‌اند، کشت می‌شوند.

به گفته محققان، کره‌ها طی دو تا سه هفته به ایجاد شبکه‌های عصبی سه‌بعدی پیچیده می‌پردازند و هزاران مغز کوچ را می‌توان از یک نمونه کوچک بافت زنده یک موش ایجاد کرد. دیان هافمن کیم، رهبر این پژوهش، در ابتدا این روش را برای ایجاد مدلی برای آزمایشگاه خود توسعه داد که در آنجا این مغزهای کوچک برای مثال پلت‌فرمی را به منظور آزمایش پیوند سلول‌های عصبی برای درمان بیماری پارکینسون ارائه می‌کرد.

این شیوه همچنین می‌تواند نیاز به استفاده از حیوانات را در تحقیقات علوم اعصاب کاهش دهد. در حالیکه تحقیقات قبلی منجر به تولید مغز‌های آزمایشگاهی پیچیده‌تر شد، محققان معتقدند این روش به بهبود دسترسی کمک خواهد کرد. یو تینگ دینگل، مولف این تحقیق اظهار کرد: دسترسی به این مواد بسیار آسان است و مغز‌های کوچک به سادگی ساخته می‌شوند. این امر به همه آزمایشگاهها اجازه انجام انواع آزمایش‌ها را می‌دهد.
مقاله مربوط به این پژوهش اخیرا در نشریه Tissue Engineering: Part C منتشر شده است.

اخبار علمی - ایسنا

دوربین کوچک سه‌بعدی برای جراحی‌های نوآورانه مغز

 یک دوربین ریز با قابلیت تولید تصاویر سه بعدی از درون مغز به جراحان در مشاهده ظرافت‌های بیشتر بافتی که با آن برخورد دارند، کمک می‌کند و این موضوع به فرآیندهای ایمن‌تر و سریع‌تری می‌انجامد.

دانشمندان آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا در کالیفرنیا اندسکوپی با چنین دوربینی تولید کرده‌اند. این ابزار اندسکوپی MARVEL نام گرفته و در واقع نام کامل آن «ابزار اندسکوپی چندزوایه‌ای مشاهده عقبی» است.

این فناوری به تازگی جایزه توسعه فناوری را از کنسرسیوم آزمایشگاه فدرال دریافت کرده است.

اندسکوپ ابزاری است که داخل بخش‌های بدن را می‌بیند و ابزار اندسکوپی ابداعی برای جراحی تقریبا غیرتهاجمی مغز طراحی شده است.

دوربین ابزار MARVEL فقط چهار میلی‌متر قطر و 15 میلی‌متر طول دارد؛ این اندسکوپ به یک گردنه قابل‌انعطاف متصل است که می‌تواند به سمت چپ یا راست حرکت کرده و با قوس 120 درجه گوشه‌ها را ببیند. این امر به اندسکوپ امکان مانوردهی بالا را می‌دهد.

عملیات با این دوربین کوچک به کرانیوتومی باز سنتی نیازی ندارد. کرانیوتومی فرآیندی است که در آن جراحان بخش‌های بزرگ جمجمه را بیرون می‌کشند. این شیوه نیازمند هزینه‌های بالاتر و بستری‌های طولانی‌تری در بیمارستان در مقایسه با جراحی با استفاده از اندسکوپ است.

اندسکوپ‌های با تصویربرداری استریو که از سیستم‌های دودوربینه سنتی استفاده می‌کنند برای جراحی‌های غیرتهاجمی سایر بخش‌های بدن در دسترس هستند. اما جراحی بر روی مغز حتی به کوچک‌سازی بیشتری نیاز دارد و به همین دلیل است که سامانه MARVEL به جای دو دوربین دارای یک لنز دوربین است.

دوربین اندسکوپ مزبور برای تولید تصاویر سه‌بعدی دارای دو روزنه مرتبط با مردمک چشم است که هر یک فیلتر رنگ خاص خود را دارد. هر فیلتری طول‌ موج‌های متمایز سبز، قرمز و آبی را مخابره می‌کند در حالی که باندهایی را که فیلتر دیگر به آن حساس است، مسدود می‌کند.

سیستم MARVEL شامل یک منبع نوری است که تمامی 6 رنگ نوری را تولید می‌کند و فیلترها با آن‌ها تنظیم شده‌اند. تصاویر تولیدشده از هر یک از این دو روزنه برای خلق اثر سه بعدی ترکیب می‌شوند.

هم‌اکنون که محققان نمونه اولیه آزمایشگاهی این سامانه را ارائه داده‌اند گام بعدی تولید نمونه اولیه بالینی آن است که مورد تایید سازمان غذا و داروی آمریکا باشد.

دانشمندان به دنبال تصحیح مهندسی این ابزار هستند تا آن را برای استفاده در محیط‌های پزشکی دنیای واقعی مناسب کنند. در آینده، فناوری دوربین MARVEL می‌تواند کاربردهایی در تفحص فضا نیز داشته باشد.

یک دوربین مینیاتوری از این دست را می‌توان بر روی ربات‌های کوچکی کار گذاشت که جهان‌های دیگر را تفحص می‌کنند و نماهای سه‌بعدی ظریفی از ویژگی‌های جغرافیایی موردنظر ارائه می‌دهند.

اخبار علمی - ایسنا