خوشامدگویی به نسل جدید MRI

حداقل دستاوردی که از این فناوری نوین می‌توان در نظر گرفت، دستیابی به تصاویر دقیق و شفاف‌تر از مغز و اتخاذ تصمیمات موثرتر برای کمک به بیماران است. محققان علوم عصبی دانشگاه MIT این فناوری نوین را ارائه کرده‌اند و به جهت آن که به خوبی به دوپامین انتقال‌دهنده عصبی واکنش نشان می‌دهد، دستاوردی ارزشمند در علوم پزشکی نوین محسوب می‌شود که با استفاده از آن در سال‌های آینده پزشکان با خیال آسوده‌تری درباره وضعیت بیماران مغزی خود صحبت می‌کنند. گرچه این فناوری نوین هنوز در مراحل ابتدایی خود قرار داشته و فعلا تنها برای پیشرفت تحقیقات حیوانی به کار گرفته خواهد شد، اما پیش‌بینی می‌شود در سال‌های آتی نسخه مخصوص انسانی آن نیز طراحی و ساخته شود.

اگرچه از 20 سال پیش به این سو، فناوری تصویربرداری رزونانس مغناطیسی کاربردی یا همان fMRI درک دانشمندان از عملکرد مغز را به طرز قابل توجهی افزایش داده است، اما این فناوری جریان خون را اندازه‌گیری می‌کند که فاکتور مرتبط، اما غیرمستقیم با فعالیت نورونی است. در حقیقت مبنای کار این فناوری شدت جریان خون در نواحی مختلف مغزی است.

هنگامی که منطقه‌ای از مغز فعال می‌شود، رگ‌های خونی در آن ناحیه گشاد می‌شوند که این مساله موجب افزایش جریان خون در آن قسمت می‌شود. میزان آهنی که در هموگلوبین خون وجود دارد در نقش تغییردهنده مغناطیسی عمل کرده و به این وسیله با MRI می‌توان به آن پی برد. البته از آنجا که نمی‌توان در موارد بسیار حساس و سرنوشت‌ساز اعتماد چندانی بر یافته‌های به دست آمده بر مبنای جریان خون داشت این حسگر جدید می‌تواند پایانی بر مشکلات موجود تلقی شود.

حسگرهای MRI که مستقیما و به سرعت به مواد شیمیایی موجود در فرآیند پردازش اطلاعات مغزی واکنش نشان می‌دهند این امکان را به دانشمندان می‌دهند تا اندازه‌گیری‌های دقیق‌تری از فعالیت‌های مختلف مغزی داشته باشند.

تاکنون هیچ گروهی روی این فناوری کار نکرده است و این برای نخستین بار است که چنین دستاوردی ارائه می‌شود.

آلن جاسانوف، دانشیار مهندسی زیست‌شناسی از دانشگاه MIT و محقق اصلی این فناوری نوین می‌گوید: ما موفق به طراحی و ساخت کاوشگر مولکولی مصنوعی شده‌ایم که ویژگی‌های مغناطیسی خود را در واکنش به دوپامین انتقال‌دهنده عصبی تغییر می‌دهد. به عقیده این محقق، این ابزار جدید فرآیندهای مولکولی در سیستم عصبی را با تکنیک‌های تصویربرداری پیوند داده و به این ترتیب به محققان این امکان را می‌دهد تا جزیی‌ترین فرآیندها را مورد بررسی قرار داده و آنها را با عملکرد کلی مغز و ارگانیسم زنده متعلق به آن مرتبط سازد.

به عقیده محققانی همچون جاسانوف، با تکیه بر fMRI مولکولی و در مقایسه با fMRI مرتبط با جریان خون می‌توان حرف‌های بیشتر و البته دقیق‌تری درباره فعالیت و مدارات مغزی ارائه کرد. اندازه‌گیری دوپامین در مغز یک ارگانیسم زنده یکی از علایق خاص دانشمندان متخصص در زمینه علوم عصبی بوده است، زیرا این انتقال‌دهنده عصبی نقش مهمی در ایجاد انگیزه و تحریک، احساس پاداش دادن، اعتیاد و چندین و چند وضعیت مرتبط با انحطاط نورونی ازجمله پارکینسون ایفا می‌کند.

برای طراحی یک کاوشگر مولکولی که قابلیت چسبیدن به دوپامین را داشته باشد، گروه تحقیقاتی جاسانوف با همکاری انستیتو پروفسور رابرت لانگر و آزمایشگاه فرانسس آرنولد در انستیتو فناوری کلتک از یک حقه تکاملی جالب توجه استفاده کردند. آنها کار خود را با یک پروتئین فعال مغناطیسی آغاز کردند که شباهت زیادی به هموگلوبین دارد. این محققان نشان دادند که این پروتئین قابلیت رؤیت به وسیله فناوری MRI را دارد. آنها این پروتئین را باز کردند ـ که البته این کار از طریق یک دسته جهش‌های مصنوعی و گزینشی ژنتیکی انجام شد ـ تا در نهایت بتوانند آن را به طور ویژه‌ای به دوپامین متصل کنند.

محققان این پروژه با اشاره به قابلیت‌های بالای این فناوری در پزشکی نوین به ویژگی ممتاز آن یعنی غیرتهاجمی بودنش اشاره کرده و می‌گویند، با کنترل و به دست گرفتن قدرت مهندسی این پروتئین این امکان فراهم شده است تا از مجرای تکنیک تصویربرداری بسیار دقیق و غیرتهاجمی مغزی، دانش علوم عصبی را به سطح قابل توجهی ارتقا دهیم.

محققان پس از مطمئن شدن از این موضوع که پروتئین یاد شده به دوپامین تولید شده توسط سلول‌های موجود در لوله‌های آزمایشگاهی به خوبی واکنش نشان می‌دهد به بررسی این نکته پرداختند که آیا این پروتئین قابلیت شناسایی دوپامین را این بار در مغز یک ارگانیسم زنده دارد یا نه؟ آنها در ادامه و پس از رهاسازی مصنوعی دوپامین در حضور این حسگر مغزی تغییر جالب توجهی را در شدت MRI مغزی مشاهده کردند. این تغییر یک نشانه بسیار خوب و امیدوارکننده بود؛ نکته‌ای که دانشمندان با تکیه بر آن می‌توانستند از موفقیت نهایی ایده‌شان یاد کنند.

گیل وستمیر از اعضای این گروه تحقیقاتی می‌گوید: این دستاورد به معنای آن است که به مرحله‌ای رسیده‌ایم که در آن می‌توانیم تغییرات سیگنالی را در مغز آن هم به واسطه نوسانات مرتبط با دوپامین مشاهده کنیم. به عقیده وی این حسگر MRI که در نوع خود منحصربه‌فرد توصیف شده است دانشمندان علوم پزشکی و بخصوص مغزی را قادر می‌سازد تا الگوهای سه‌بعدی و گیجگاهی انتقال دوپامین را در شبکه بسیار سریع و ناهمگون در مغز ارگانیسم زنده به راحتی و با ضریب دقت بالا مشاهده کنند. اما همچون هر فناوری نوینی که ابداع می‌شود، محققان آن به دنبال توسعه و افزودن بر قابلیت‌های آن هستند. این پروژه نیز از این قاعده مستثنی نیست. تیم تحقیقاتی جاسانوف به دنبال استفاده از حسگر MRI برای مطالعه ارتباط موجود میان الگوهای سه‌بعدی و گیجگاهی دوپامین و تجربه مغزی مواردی نظیر یادگیری، پاداش دادن و نظایر آنهاست. آنها امیدوارند تا در آینده‌ای نه‌چندان دور رشته ابزارهای مشابهی طراحی کنند که بتوان از آنها برای شناسایی رویدادهای مختلف مولکولی در سراسر مغز استفاده کرد. شناسایی دقیق رویدادهایی که در گوشه و کنار مغز روی می‌دهد همواره یکی از بزرگ‌ترین دغدغه‌های دانشمندان علوم پزشکی و بخصوص عصبی بوده است. به عقیده آنها توسعه فناوری همچون مهندسی مولکولی مغز بهترین راهکار برای دستیابی به رازهای نهفته مرکر فرماندهی بدن است.

آنچه که تیم تحقیقاتی جاسانوف موفق به ارائه آن شده است در مقایسه با تلاش‌های مشابه قبلی از تفاوت‌های بارزی برخوردار است. در گذشته برخی دانشمندان مولکول‌های سنتزی برای این منظور ارائه کرده‌اند، اما حسگر جدید تیم جاسانوف مبتنی بر یک پروتئین است و این به آن معناست که محققان حتی می‌توانند به صورت ژنتیکی این حسگر را کدگذاری کنند. به عقیده کارشناسان این حسگر جدید دوپامینی ابزاری مهم برای تحقیقات جانوری به شمار می‌آید، اما محققان امیدوارند روزی فرا برسد که حسگرهای واسطه‌ای برای اندازه‌گیری فعالیت نورونی در مغز انسان نیز تولید کنند.

سعید حسینی

منبع: MIT