Neuropedia

Karl Deisseroth Bringing CLARITY to brain research (English Subtitle)

مغز رنگین و شفاف ( Brainbow and Clarity) جین لیوت (Jean Livet) و همکارانش در دانشگاه هاروارد (2007) فناوری انتقال ژنی (transgenic technique) توسعه دادند و توانستند بسیاری از نورون های مختلف را با نشان دار کردن آنها توسط رنگ های متمایز برچسب گذاری کنند. این فناوری Brainbow یا همان "مغز رنگین" (برگرفته از کلمه rainbow به معنی رنگین کمان) نامیده شد. به همان روشی که یک صفحه تلویزیون فقط با مخلوط کردن قرمز، سبز و آبی طیف کاملی از رنگ هایی را که چشم انسان می تواند ببیند، تولید می کند. دانشمندان Brainbow ژن هایی را معرفی کردند که می توانند پروتئین هایی فلورسنت آبی، سبز، زرد و قرمز در نورون های موش تولید کنند. ژن قرمز از مرجان و ژن های آبی و سبز از عروس دریایی گرفته شدند. با توجه به عوامل تصادفی ، میزان فعال شدن هر ژن معرفی شده از نورونی به نورون دیگر متفاوت است، در نتیجه تشعشع نورونها در 100 نوع رنگ یا بیشتر حاصل می شد. وقتی از آنها در یک میکروسکوپ فلورسنتی حساس به این طول موج ها مورد مشاهده قرار گرفتند، به دلیل تفاوت در رنگ های مختلف، سلول های مغزی و ارتباطات آنها، به صورت مجزا از همدیگر قابل تصویر سازی هستند. با این حال یک مشکل وجود دارد، ردیابی دندریت ها و آکسون های یک نورون، مستلزم برش مغز به بخش های نازک و بازسازی نورون ها بر اثر برش های متوالی است که فرآیندی دشوار و زمان بر است. کانگون چانک (Kwanghun Chung) و همکارانش (2013) راه حلی برای این مسله پیدا کرده اند. آنها با استفاده از یک روش شیمیایی به نام "شفاف سازی" یا "CLARITY"، کل بافت مغز را به وسیله اتصال پروتئین های بافت مغزی به یک داربست میکروسکوپی (microscopic scaffold) سفت می کنند. سپس لیپیدها (چربی) را از بافت جدا می كنند كه باعث شفاف شدن مغز می شود اما نورون ها و اتصالات آن را در جای خود با همان شکل اصلی، حفظ می کند. با استفاده از میکروسکوپ فلورسنتی، هر عنصرعصبی یا شیمیایی با رنگ آمیزی فلورسنتی یا تکنیک Brainbow می تواند در کل مغز تصویر سازی شود. بنابراین، نورون هایی که با استفاده از Brainbow نشان دار و مشخص شده اند، می توانند به صورت کلی با اتصالاتی که دارند تصویر سازی شده و همانطور که در جایگاه خود قرار گرفته اند، با وضوح بیشتری نمایش داده شوند. روش CLARITY می تواند هر ماده شیمیایی یا نورونی را تصویر سازی کرده و می تواند در هر نوع مغزی بکار رود، مثل مغز انسان و یا حتی مغزهایی که سال ها در فرمالدئید نگه داری شدند را تصویرسازی کنند. بنابراین، حتی مغز بیماران مرده که از بیماری مغزی رنج می بردند و مغزهایی که متعاقباً در بانک های مغزی نگه داری می شوند، می توانند برای تعیین علل علائم بیماری آنها مورد بررسی قرار بگیرند. • Livet, J., T. A. Weissman, H. Kang, R.W. Draft, J. Lu, R. A. Bennis, J. R. Sanes, and J. W. Lichtman. Transgenic strategies for combinatorial expression of fluorescent proteins in the nervous system. Nature 450:56–62, 2007. • Chung, K., J. Wallace, S. Y. Kim, S. Kalyanasundaram, A. S. Andalman, T. J. Davidson, J. J. Mirzabekov, K. A. Zalocusky, J. Mattis, A. K. Denisin, S. Pak, H. Bernstein, C. Ramakrishnan, L. Grosenick, V. Gradinaru, and K. Deisseroth. Structural and molecular interrogation of intact biological systems. Nature 497:332–337, 2013.

Brainbow and Clarity

Edward S. Boyden Massachusetts Institute of Technology 2016 Breakthrough Prize in Life Sciences https://breakthroughprize.org/Laureates/L166

Ed Boyden | A light switch for neurons Posted May 2011 اد بویدن: یک سوییچ برای روشن و خاموش کردن سلولهای عصبی اد بویدن نشان می‌دهد چگونه با وارد کردن ژنهای کد کنندۀ پروتئینهای حساس به نور به سلولهای مغز می‌توان بصورت گزینشی و با کاشت فیبر نوری سلولهای عصبی خاص را فعال یا غیرفعال کرد. با این درجۀ بی سابقه از کنترل او توانسته تا موشهای مبتلا به بیماری مشابه به اختلال فشار روانى پس آسيبى (PTSD) و انواع خاصی از نابینایی را درمان کند.