علماء يطورون أداة بيولومينسنتية لمراقبة نشاط الدماغ

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.

مقالات ذات صلة

Researchers at MIT have discovered that chaotic laser light can self-organize into a highly focused pencil beam, enabling 3D imaging of the blood-brain barrier 25 times faster than current methods. The technique allows real-time observation of drugs entering brain cells without fluorescent tags. This breakthrough could speed up development of treatments for neurological diseases like Alzheimer's and ALS.

من إعداد الذكاء الاصطناعي تم التحقق من الحقائق

Northwestern University researchers report they have printed flexible “artificial neurons” that generate realistic electrical spike patterns and can trigger responses in living mouse brain tissue. The team says the work, published April 15 in Nature Nanotechnology, could help advance brain-machine interfaces and more energy-efficient, brain-inspired computing.

Researchers at Dongguk University in Seoul have developed a magnetically controlled switch for turning on genes inside cells, as detailed in a recent Cell paper. The technique uses a specific electromagnetic signal to activate genes in mice and human cells. Critics, however, question the plausibility of the results and point to potential flaws in the study.

من إعداد الذكاء الاصطناعي

Three rhesus macaque monkeys equipped with brain-computer interfaces navigated virtual environments using only their thoughts. Researchers implanted around 300 electrodes in motor and premotor cortex areas to enable this control. The experiments aim to improve intuitive control for people with paralysis.

يستخدم هذا الموقع ملفات تعريف الارتباط

نستخدم ملفات تعريف الارتباط للتحليلات لتحسين موقعنا. اقرأ سياسة الخصوصية الخاصة بنا سياسة الخصوصية لمزيد من المعلومات.
رفض