چگونه ممکن است انواع مختلف و بسیار اختصاصی نورون‌ها در مغز به وجود بیایند؟ یک مدل ریاضی طراحی شده توسط محققان Biozentrum در دانشگاه Basel نشان می‌دهد که ژن‌های مختلف عامل تنوع در مغز هستند. دانشمندان در Cell Reports توضیح می‌دهند که علی رغم تعداد بیشمار نورون‌های تازه تشکیل شده، عوامل متنوع ژنتیکی با دقت زیاد در سازماندهی این نورون‌ها بر اساس عملکرد ویژه‌شان نقش دارند.
مغز پیچیده‌ترین ارگان بدن بوده که تقریبا از ۱۰۰ بیلیون نورون تشکیل یافته است. برای انتقال بدون خطا‌ی اطلاعات و عملکرد صحیح، هر کدام از نورون‌ها باید برای ارتباط با نورون دیگر به شکل مناسبی برنامه ریزی شده باشد. ژن‌ها عملکرد نورون‌ها را تعیین می‌کنند. تقریبا ۳۰,۰۰۰ ژن در ایجاد گوناگونی نورونی نقش دارند؛ هرچند این تعداد برای ایجاد تنوع در مغز نا‌کافی به نظر می‌رسد.
حتما بخوانید: ارتباطات مغز همانند اثر انگشت منحصر به فرد است!
تیم Attila Becskei در دانشگاه Biozentrum سلول‌های بنیادی جنینی را در طی مراحل تکامل‌شان به نورون‌ها مورد بررسی قرار دادند و یک مدل ریاضی برایشان طراحی کردند. این مدل نشان می‌دهد که چگونه تنوع نورونی و دقت بالایشان به کمک تنوع ژنی که ایزوفرم نامیده می‌شود، ممکن است.
تنوع ژنی عامل عامل منحصر به فرد شدن نورون‌هاست
ژن‌های مختلف باعث ایجاد تنوع در هر یک از نورون‌ها می‌شود. Becskei در این باره می‌گوید:
فقط ترکیب ایزوفرم‌های مختلف می‌تواند به وجود آمدن جمعیتی بسیار گوناگونی از نورون‌ها را از تعداد محدود‌تری از ژن‌ها، به اثبات برساند. ترکیب ایزوفرم‌ها به شکل تصادفی انتخاب می‌شوند. این انتخاب تصادفی باعث تنوع بسیار گوناگونی در تعداد ایزوفرم‌های بیان شده در هر سلول می‌شود. ولی بیان تنها تعداد مشخصی از ژن‌ها در هر نورون برای ارتباط و تعامل با سایر نورون‌ها ضروری است.
ایجاد نورون‌ها به شکل تولید بسیار زیادی از آن‌ها که تصادفا آزاد می‌شوند، اتفاق می‌افتد. میلیون‌ها نورون مانند یک خط بسیار متراکم شکل می‌گیرند. اما چگونه ممکن است این فرآیند همراه با دقت باشد؟ نتایج محققان را شگفت زده کرد. Becskei ادعا می‌کند که طبق مدل ریاضی، تنوع و دقت نورونی مخالف هم نیستند؛ بلکه این دو عامل به صورت همزمان عمل می‌کنند. برخلاف انتظارات قبلی، تنوع ایزوفرم‌ها در سلول و دقت، در طی تکامل نورون‌ها به طور همزمان افزایش می‌یابند. به طور خلاصه می‌توان گفت هرچقدر تنوع ایزوفرم‌ها بیشتر باشد، اختصاصیت و توزیع متوازن نورون‌ها بیشتر خواهد بود.
حتما بخوانید:ژن اوتیسم ارتباطات سلول های مغزی را کاهش می دهد
از آنجایی که هر ژن به شکل متفاوتی بیان می‌شود و ممکن است برخی ژن‌ها ایزوفرم‌های متنوعی نداشته باشد، نمی‌توان این یافته‌ها را به همه‌ی ژن‌ها نسبت داد. هدف گروه تحقیقاتی Becskei در آینده، مطالعه تعداد بیشتری از ژن‌ها و بررسی استراتژی‌هایی است که باعث منحصر به فرد شدن هر نورون و تنوع در مغز می‌شود، می‌باشد. هدف بعدی آن‌ها یافتن عملکرد‌های اختصاص یافته به هر نورون است.
