ما راه زیادی برای درک چگونگی عملکرد مغز پیموده‌ایم ولی هر چه اطلاعات ما نسبت به آن بیشتر می‌شود، متوجه لزوم مطالعه‌ی بیشتر آن می‌شویم. اگر شبکه‌های عصبی مصنوعی پیچیده هستند، شبکه‌ی عصبی طبیعی بدن از آن نیز پیچیده‌تر است. با این حال ما در حال پیشرفت هستیم و تیمی از پژوهشگران دانشگاه هاروارد روش بهتری برای درک مغز ارائه کرده‌اند.
محققان توانستند با استفاده از یک تراشه (Brain-on-a-chip) که برای شبیه‌سازی اتصالات در مغز طراحی شده‌بود، تفاوت‌های بین سلول‌های عصبی در نواحی مختلف مغز را تا حدود زیادی مشخص کنند. Ben Maoz، محقق دوره‌ی فوق‌دکترای دانشکده‌ی مهندسی و علوم کاربردی John A.Paulson در دانشگاه هاروارد (Harvard SEAS) و از نویسندگان این مقاله، که در ژورنال Neurophysiology منتشر شده‌است، اظهار می‌دارد:
“مغز بسیار گسترده‌تر از سلول‌های عصبی جداگانه می‌باشد که به دلیل وجود انواع مختلف سلول‌ها و اتصالات بین نواحی مختلف مغز است. هنگام مدل‌سازی از مغز لازم است این اتصالات نیز شبیه‌سازی شوند چرا که بسیاری از بیماری‌ها به این اتصالات حمله می‌کنند.”
پژوهشگران سه منطقه از مغز که در اسکیزوفرنی بیشتر تحت تأثیر قرار می‌گیرند، به نام‌های آمیگدالا، هیپوکامپ و قشر پره‌فرونتال (Prefrontal cortex)، را مدل‌سازی کردند. تیم تحقیقاتی هر منطقه را در آزمایشگاه از نظر ترکیب سلولی، نوع پروتئین‌ها، سوخت‌و‌ساز و فعالیت الکتریکی عصبی مدل‌سازی کردند. سپس تغییرات سلول‌های عصبی هر ناحیه از مغز را در ارتباط با نورون‌های نواحی دیگر مورد بررسی قرار‌دادند.
نگاهی به مغز
Stephanie Dauth، از نویسندگان مقاله، می‌گوید:
“تعجبی ندارد که نورون‌ها در نواحی متمایز مغز با یکدیگر متفاوت باشند ولی تفاوت‌های آن‌ها به طرز عجیبی زیاد است. ما متوجه شدیم نسبت انواع سلول‌ها، سوخت‌و‌ساز، نوع پروتئین‌ها و فعالیت الکتریکی همگی در شرایط آزمایشگاهی بین نواحی مختلف متفاوت بودند. این موضوع نشان‌می‌دهد مناطقی از مغز که سلول‌های عصبی در آن‌جا حضور دارند در نتایج مطالعات تأثیرگذار هستند.”
تیم تحقیقاتی متوجه شدند ترکیب و فعالیت الکتریکی سلول‌ها زمانی که در ارتباط با سلول‌های عصبی نواحی دیگر مغز بودند متحمل تغییرات زیادی شد. دکتر Maoz توضیح‌می‌دهد:
“زمانی که سلول‌ها در ارتباط با نواحی دیگر هستنند، ترکیب سلولی آن‌ها تغییر می‌کند، فیزیولوژی الکتریکی تغییر می‌کند، تمامی ویژگی‌های ذاتی سلول عصبی تغییر می‌کند. این نشان‌دهنده‌ی اهمیت پیاده‌سازی نواحی مختلف مغز در مدل‌سازی‌های آزمایشگاهی است به خصوص هنگام مطالعه‌ی تأثیر بیماری‌های عصب‌شناختی بر روی مناطق مغز.”
واضح است این تراشه‌ی شبیه‌ساز می‌تواند ابزاری بسیار کاربردی در تحقیقات باشد و به دانشمندان اجازه می‌دهد بیماری‌های عصبی و روانشناختی را آسا‌ن‌تر مورد مطالعه قرار دهند. تیم تحقیقاتی حتی توانستند اثرات دارویی به نام Phencyclidine hydrochloride را که موجب تحریک اسکیزوفرنی می‌شود در مدل‌سازی آزمایشگاهی خود نمایش‌دهند. طی این آزمایش آن‌ها توانستند چگونگی تأثیر دارو بر روی نواحی مختلف مغز و ارتباط بین آن‌ها را ببینند.
همچنین، این مدل آزمایشگاهی می‌تواند به کاهش هزینه‌های این آزمایش مهم کمک کند. Kit Parker از Harvard SEAS می‌گوید:
“در حدود ۲۶ درصد از بودجه بهداشت ایالات متحده بر روی اختلالات عصب‌شناختی و روانی هزینه می‌شود. طراحی ابزارهایی که به توسعه‌ی روش‌های درمانی جهت کاهش مشکلات این بیماران کمک کنند نه نتها وظیفه‌ی انسانی ما است بلکه به کاهش هزینه‌های درمانی نیز کمک می‌کند.”
