مغز دو منشأ دارد؛ کشفی تازه برای درمان بیماری‌های ساقه مغز

آریا بانو - مغز، اندامی بی‌نهایت پیچیده است و دانشمندان تازه در حال کشف این هستند که چگونه شکل می‌گیرد. یک گروه پژوهشی می‌گوید مغز انسان و سایر حیوانات در واقع از دو سامانه عصبیِ همکار ساخته شده که از همان نخستین لحظات رشد جنین، به‌طور موازی شکل می‌گیرند.

وبگاه سایِنس دِیلی در گزارشی آورده است:
پژوهشگران در مقاله‌ای که در مجله نِیچِر نوروسایِنس/ Nature Neuroscience منتشر شد، توضیح می‌دهند که مناطق مختلف مغز از دو نوع سلول جنینی (سلول‌هایی که در مراحل اولیه رشد جنین وجود دارند و بعداً به بافت‌های مختلف تبدیل می‌شوند) متفاوت به نام سلول‌های پیش‌ساز (Progenitors) سرچشمه می‌گیرند. سلول‌های پیش‌ساز، سلول‌هایی هستند که بعداً به انواع مختلف سلول تبدیل می‌شوند.
آن‌ها دریافتند که یک نوع سلول پیش‌ساز به رشد مغز پیشین (Forebrain) و مغز میانی (Midbrain) منجر می‌شود، در حالی که نوع دیگر مسیر کاملاً متفاوتی را طی می‌کند تا مغز پسین (Hindbrain) را بسازد.
دانشمندان این کشف اولیه را با تحلیل نحوه رشد مغز موش، از همان مراحل بسیار اولیه جنینی، یعنی گاسترولاسیون (Gastrulation)، انجام دادند. گاسترولاسیون مرحله‌ای در ابتدای رشد جنین است که در آن لایه‌های اصلی بدن شکل می‌گیرند.
آن‌ها سپس تأیید کردند که سلول‌های بنیادیِ پرتوانِ انسانی (Pluripotent Stem Cells) نیز بسته به پیام‌هایی که دریافت می‌کنند، همین مسیرها را طی می‌کنند. سلول‌های پرتوان، سلول‌هایی هستند که می‌توانند به هر نوع سلولی در بدن تبدیل شوند.
یک دستاورد علمی بی‌سابقه
برای نخستین‌بار، پژوهشگران توانستند سلول‌های بنیادی انسانی را طوری هدایت کنند که به نورون‌های حرکتیِ مغز پسین (Hindbrain Motor Neurons) تبدیل شوند. این سلول‌ها فعالیت الکتریکی و پروتئین‌های مخصوص خود را داشتند.
سلول‌های پیش‌سازی که مناطق مغز پیشین و میانی را می‌سازند، با استفاده از ژنی به نام اُتی‌ایکس‌۲/ Otx2 پروتئین مشخصی تولید می‌کنند. در مقابل، سلول‌هایی که قرار است مغز پسین را بسازند، ژنی به نام جی‌بی‌ایکس۲/ Gbx2 را بیان می‌کنند. این ژن‌ها تعیین می‌کنند که سلول‌ها به کدام بخش مغز تبدیل شوند.
هر دو نوع سلول پیش‌ساز، پایه اندام کاملِ مغز ما را تشکیل می‌دهند؛ اما نقش آن‌ها قابل‌جابه‌جایی نیست. نحوه بسته‌بندی دی‌اِن‌اِی آن‌ها نیز اساساً متفاوت است و چشم‌اندازهای کروماتینی (Chromatin Landscapes) کاملاً متمایزی دارند. کروماتین، نحوه بسته‌بندی دی‌اِن‌اِی در سلول است.
این موضوع می‌تواند توضیح دهد چرا آزمایش‌های قبلی برای رشد سلول‌های مغز پسین در آزمایشگاه اغلب شکست خورده‌اند. احتمالاً پژوهشگران از سلول‌های پیش‌سازِ اشتباه استفاده می‌کردند؛ یعنی از سلول‌هایی استفاده می‌کردند که قرار بود به مغز پیشین تبدیل شوند، نه مغز پسین.
چرا این کشف مهم است؟
این کشف می‌تواند تحقیقات درباره بیماری‌هایی را که به ساقه مغز (Brainstem) آسیب می‌زنند، سرعت ببخشد. ساقه مغز، بخش پایینی مغز است که عملکردهای حیاتی مثل تنفس و ضربان قلب را کنترل می‌کند.
فراتر از پزشکی، این یافته پرسش‌های تازه‌ای درباره تاریخ تکامل مغز حیوانات مطرح می‌کند. کایل لو (Kyle Loh)، زیست‌شناس تکوینی که آزمایشگاهش میزبان این پژوهش بود، می‌گوید: پژوهش ما نشان می‌دهد که تکامل، دو سامانه عصبیِ جداگانه را که از قبل وجود داشتند، به هم پیوند داده است. مغز به‌صورت دو بخش جداگانه ساخته شده که بعداً به هم متصل شده‌اند.
رایان جوخای (Rayyan Jokhai)، زیست‌شناس تکوینی و از نویسندگان اصلی این مقاله، می‌گوید: من از یافته‌هایمان شگفت‌زده شدم؛ چون کلمه مغز به اندامی پیوسته اشاره دارد که احتمالاً منشأ واحدی دارد. اما حتی ۵۰۰ میلیون سال پیش، این سامانه‌های عصبی جداگانه وجود داشتند که اکنون تقریباً مثل یک واحد کار می‌کنند.
این کشف چه چیزی را نشان می‌دهد؟
لو و جوخای نمی‌گویند که مغز در ابتدا دو اندام جداگانه بوده است. آن‌ها در واقع با نگاه به نحوه رشد مغز حیوانات امروزی، حدس می‌زنند که این دو سامانه عصبی از خیلی وقت پیش وجود داشته‌اند.
پژوهشگران این دو سامانه عصبی را در جنینِ حیوانات مختلفی دیده‌اند: موش، میمون ماکاک، مرغ، ماهی گورخری و کرم بلوطی. همه این حیوانات یک نیای مشترک دارند که حدود ۵۵۰ میلیون سال پیش می‌زیسته است. این یعنی این الگوی دوگانه ساخت مغز، از خیلی قدیم در طبیعت وجود داشته است.