سمندر مکزیکی؛ موجود فراپیشرفته‌ای که می‌تواند مغز خود را بازسازی کند!

راز بقا: آکسولوتل (Axolotl) یا سمندر مکزیکی (Ambystoma Mexicanum)، جانوری آبزی است که به دلیل توانایی در بازسازی نخاع، قلب و اندام‌هایش مشهور است. در این مطلب درباره ویژگی عجیبی در این آبزی که یک دوزیست است، صحبت می‌کنیم.

به گزارش راز بقا، این دوزیستان به‌راحتی در طول زندگی خود نورون‌های جدیدی می‌سازند. در سال ۱۹۶۴، محققان مشاهده کردند که آکسولوتل‌های بالغ می‌توانند بخش‌هایی از مغزشان را بازسازی کنند، حتی اگر بخش بزرگی از آن به طور کامل برداشته شود.

+ پیشنهاد مطالعه: چرا اختاپوس‌ها این‌قدر باهوش هستند؟

آکسولوتل‌ها چگونه می‌توانند مغز خود را پس از آسیب بازسازی کنند؟

محققان از خودشان پرسیده‌اند که آیا آکسولوتل‌ها می‌توانند تمام انواع سلول‌های مختلف را در مغزشان بازسازی کنند؛ از جمله ارتباطاتی که یک ناحیه مغز را به ناحیه دیگر مرتبط می‌کند.

در مطالعه‌ای که اخیراً منتشر شد، محققان اطلسی از سلول‌هایی ایجاد کردند که بخشی از مغز سمندر مکزیکی را تشکیل می‌دهد؛ این اقدام هم نحوه بازسازی و هم تکامل مغز در گونه‌ها را روشن می‌کند.

انواع سلول‌های مختلف عملکرد‌های متفاوتی دارند. آن‌ها می‌توانند در نقش‌های خاصی تخصص پیدا کنند، زیرا هر کدام ژن‌های متفاوتی را بیان می‌کنند. درک این‌که چه نوع سلول‌هایی در مغز هستند و چه کاری انجام می‌دهند، به روشن شدن تصویر کلی از نحوه عملکرد مغز کمک می‌کند.

همچنین به محققان اجازه می‌دهد تا این امر را در سراسر تکامل مقایسه و سعی کنند روند‌های بیولوژیکی در بین گونه‌ها را بیابند.

+ پیشنهاد مطالعه: این موجود مغز ندارد اما یاد می‌گیرد!

نقشه‌‎برداری از مغز آکسولوتل

تیم محققان تصمیم گرفتند روی «تلانسفالن» مغز این حیوان تمرکز کند. در انسان، تلنسفالون بزرگترین بخش مغز است و شامل ناحیه‌ای به نام «نئوکورتکس» است که نقش کلیدی در رفتار و شناخت حیوانات دارد.

محققان دریافتند که در طول تکامل اخیرِ سمندر مکزیکی، اندازه نئوکورتکس در مقایسه با سایر نواحی مغز به شدت افزایش یافته است. به طور مشابه، انواع سلول‌هایی که به طور کلی تلانسفالن را تشکیل می‌دهند، در طول زمان به شدت متنوع شده‌اند و پیچیدگی بیشتری پیدا کرده‌اند و این منطقه را به منطقه‌ای جذاب برای مطالعه تبدیل کرده است.

تیم تحقیق بازسازی مغز آکسولوتل را مورد آزمایش قرار دادند. آن‌ها با استفاده از یک روش تخصصی به‌نامِ “scRNA-seq”، توانستند تمام سلول‌های جدید را در مراحل مختلف بازسازی، از یک تا ۱۲ هفته پس از آسیب، ضبط و توالی‌یابی کنند. در نهایت، ما متوجه شدیم که تمام انواع سلولی که حذف شده بودند به طور کامل بازسازی شده بودند.

آن‌ها مشاهده کردند که بازسازی مغز در سه مرحله اصلی اتفاق می‌افتد. مرحله اول با افزایش سریع تعداد سلول‌های پیش ساز شروع می‌شود و بخش کوچکی از این سلول‌ها فرآیند بهبود زخم را فعال می‌کنند. در فاز دو، سلول هایِ پیش‌ساز شروع به تمایز به نوروبلاست می‌کنند. در نهایت، در فاز سه، نوروبلاست‌ها به همان نوع نورون‌هایی که در ابتدا گم شده بودند، تمایز می‌یابند.

در انتهای این پژوهش به طرز شگفت‌انگیزی مشاهده شد که اتصالات عصبی قطع شده بین ناحیه برداشته شده و سایر مناطق مغز دوباره به هم متصل شدند!

این سیم کشی مجدد نشان می‌دهد که منطقه بازسازی شده نیز عملکرد اولیه خود را بازیافته است.

 + پیشنهاد مطالعه: خزنده دریایی ۲۵۰ میلیون ساله که تاریخ را تغییر داد! 

دوزیستان و مغز انسان

افزودن دوزیستان به پازل تکاملی به محققان این امکان را می‌دهد تا چگونگی تغییر مغز و انواع سلول‌های آن در طول زمان و همچنین مکانیسم‌های بازسازی را استنباط کنند.

محققان وقتی داده‌های آکسولوتل خود را با گونه‌های دیگر مقایسه کردند، متوجه شدند که سلول‌های تلانسفالن آن‌ها شباهت زیادی به هیپوکامپ پستانداران (ناحیه‌ای از مغز که در شکل‌گیری حافظه نقش دارد) و قشر بویایی (ناحیه‌ای از مغز که درگیر می‌شود) نشان می‌دهند.

آن‌ها حتی برخی از شباهت‌ها را در یک نوع سلول آکسولوتل به نئوکورتکس، ناحیه‌ای از مغز که برای ادراک، تفکر و استدلال فضایی در انسان‌ها شناخته می‌شود، یافتند. این شباهت‌ها نشان می‌دهد که این نواحی از مغز ممکن است از نظر تکاملی حفظ شده یا در طول تکامل قابل مقایسه باشند، و نئوکورتکس پستانداران ممکن است یک نوع سلول اجدادی در تلانسفالن دوزیستان داشته باشد.

در حالی که مطالعه ما روند بازسازی مغز را روشن می‌کند، از جمله اینکه کدام ژن‌ها درگیر هستند و چگونه سلول‌ها در نهایت به نورون تبدیل می‌شوند، ما هنوز نمی‌دانیم چه سیگنال‌های خارجی این فرآیند را آغاز می‌کنند.

علاوه بر این، ما نمی‌دانیم که آیا فرآیند‌هایی که شناسایی کردیم هنوز برای حیواناتی که بعداً در زمان تکامل یافته‌اند، مانند موش یا انسان قابل دسترسی است یا خیر.

به گزارش راز بقا، شناسایی تمام انواع سلول‌ها در مغز آکسولوتل همچنین به هموار کردن راه برای تحقیقات نوآورانه در پزشکی بازساختی کمک می‌کند.

مغز موش‌ها و مغز انسان‌ها تا حد زیادی توانایی خود را برای ترمیم یا بازسازی خود از دست داده است. مداخلات پزشکی برای آسیب‌های شدید مغزی در حال حاضر بر درمان‌های دارویی و سلول‌های بنیادی برای تقویت یا ارتقای ترمیم تمرکز دارند.

بررسی ژن‌ها و انواع سلول‌هایی که به آکسولوتل‌ها اجازه می‌دهند بازسازی تقریباً کاملی را انجام دهند، ممکن است کلید بهبود درمان‌های آسیب‌های شدید و باز کردن پتانسیل بازسازی در انسان باشد.