طوّر الباحثون أداة تصوير بيولومينسنتية جديدة تسمح للخلايا العصبية بالإضاءة من الداخل، مما يتيح مراقبة نشاط الدماغ في الوقت الفعلي دون ليزر خارجي. هذه الابتكار، المسمى CaBLAM، يتغلب على قيود طرق الإضاءة الفلورية التقليدية من خلال توفير تسجيلات أوضح وأطول أمدًا في الحيوانات الحية. الأداة تعد بفهم أعمق لوظائف الخلايا العصبية وتطبيقات محتملة خارج الدماغ.
قبل حوالي عقد من الزمن، بدأ علماء في جامعة براون استكشاف فكرة إضاءة الدماغ من الداخل باستخدام البيولومينسانس. أدت هذه الفكرة إلى إنشاء مركز البيولومينسانس في عام 2017 في معهد كارني لعلوم الدماغ، بتمويل من منحة من مؤسسة العلوم الوطنية. جمع المركز خبراء مثل كريستوفر مور، المدير المساعد في المعهد؛ وديان ليبسكومب، المديرة؛ وأوتي هوكغيشوندر من جامعة ميشيغان الوسطى؛ وناثان شانر من جامعة كاليفورنيا سان دييغو.
الاختراق الرئيسي للفريق هو مراقب نشاط البيولومينسانس Ca2+، أو CaBLAM، الذي تم تفصيله في دراسة نشرت في مجلة Nature Methods عام 2025. قاد شانر تصميم الجزيء الأساسي له، الذي يمكّن من التقاط النشاط بسرعة عالية في خلايا فردية أو مناطق فرعية دون أي ضوء خارجي. تم اختباره بفعالية في الفئران والسمك الزبرا، مع دعم تسجيلات تصل إلى خمس ساعات.
"بدأنا نفكر: 'ماذا لو استطعنا إضاءة الدماغ من الداخل؟'"، شرح مور، مشددًا على التحول من تقنيات الإضاءة الفلورية التي تتطلب ليزرًا وتخاطر بإتلاف الخلايا عبر التبيض الضوئي أو السمية الضوئية. على النقيض، تنتج البيولومينسانس الضوء داخليًا عبر تفاعل إنزيمي، متجنبًا الضوضاء الخلفية من تشتت الأنسجة ومنتجًا صورًا أكثر حدة.
"يضيء نسيج الدماغ بلطف من تلقاء نفسه عند تعرضه للضوء الخارجي، مما يخلق ضوضاء خلفية"، لاحظ شانر. "لا ينتج الدماغ البيولومينسانس طبيعيًا، لذا عندما تضيء الخلايا العصبية المعدّلة من تلقاء نفسها، تبرز بوضوح على خلفية مظلمة."
يسمح هذا التقدم بمراقبة إطلاق النار للخلايا العصبية الفردية في الحيوانات الحية، وهو أمر حاسم لدراسة السلوكيات المعقدة والتعلم. شدد مور على إمكانياته: "لقد وفرت هذه الجزيئات الجديدة، لأول مرة، القدرة على رؤية خلايا فردية مفعّلة بشكل مستقل، تقريبًا كما لو كنت تستخدم كاميرا سينمائية حساسة جدًا وخاصة."
شمل المشروع 34 عالمًا من مؤسسات مثل براون وUCLA وNYU، بدعم من المعاهد الوطنية للصحة وNSF ومؤسسة عائلة بول ج. ألين. خارج علم الأعصاب، يمكن لـCaBLAM تتبع النشاط في جميع أنحاء الجسم في وقت واحد، مما يوسع إمكانيات البحث.
