دانشمندان دانشگاه میامی با همکاری محقق ایرانی موفق به مشاهده چگونگی فعالیت مغز با یک شیوه تصویربرداری جدید شدند.

 بیش از یک تریلیون سلول به نام نورون وجود دارند که مارپیچی از ارتباطات را در مغز انسان تشکیل می‌دهند. هر یک از این نورون‌ها شامل میلیون‌ها پروتئین هستند که کارکردهای متفاوتی دارند. اینکه دقیقا چگونه پروتئین‌های منفرد برای تشکیل شبکه‌های پیچیده مغز تعامل برقرار می‌کنند، هنوز هم یک معماست که اکنون زنگ رمزگشایی از آن به صدا در آمده است.

برای نخستین بار تیمی از دانشمندان با همکاری نیما شریفایی و به رهبری «آکیرا چیبا» از دانشگاه میامی، قادر به مشاهده مستقیم تعاملات بین پروتئین‌ها در مغز یک حیوان زنده شده‌اند. شیوه جدید به آن‌ها امکان تجسم‌بخشی به تعاملات پروتئین‌ها در مغز حیوان به همراه نکات مختلف در سراسر رشد آن را فراهم می‌کند.

تیم تحقیقاتی، جنین‌های مگس میوه Drosophila melanogaster را به عنوان مدلی ایده‌آل برای مطالعه خود بررسی کردند. به دلیل بدن شفاف و فشرده‌اش، امکان تجسم‌بخشی به فرآیندهای درون سلول‌های Drosophila با استفاده از یک میکروسکوپ تصویربرداری زنده فلورسانس (FLIM) وجود دارد. نتایج مشاهدات در مغز انسان نیز قابل‌اعمال است.

جنین‌های مگس میوه در این مطالعه حاوی یک جفت پروتئین برچسب‌گذاری‌شده با فلورسنت بودند. یکی از این پروتئین‌ها به نام Rho GTPase با برچسب فلورسنت سبزرنگ و دیگری به نام WASp با برچسب فلورسنت قرمزرنگ برچسب‌گذاری شده بود. این پروتئین‌های متخصص به کمک یکدیگر به توسعه نورون‌ها در طول رشد مغز کمک می‌کنند؛ همین پروتئین‌ها در مغز انسان نیز وجود دارند.

شیوه‌های پیشین نیازمند رویکردهای فیزیکی یا شیمیایی بودند که اکثر اوقات سلول‌ها را مختل یا حتی آن‌ها را می‌کشتند و این موضوع امکان مطالعه تعاملات پروتئین را در محیط طبیعی‌شان غیرممکن می‌کرد. مطالعه حاضر چنین مشکلاتی را با استفاده از رخداد پدیده‌ای موسوم به «انتقال انرژی رزونانسی فورستر» (FRET ) به چالش کشید.

این پدیده زمانی رخ می‌دهد که دو پروتئین کوچک در فاصله بسیار کمی از یکدیگر قرار می‌گیرند (هشت نانومتر) و چنین رخدادی به عنوان زمان و مکانی تعبیر می‌شود که در آن، تعامل پروتئینی خاصی در درون حیوان زنده روی می‌دهد.

یافته‌های جدید نشان می‌دهد FRET بین دو شریک پروتئین در حال تعامل در درون نورون‌ها و در زمان و مکانی رخ می‌دهد که با شکل‌گیری سیناپس‌های جدید در مغز حشره نوزاد مطابقت دارد. سیناپس‌ها، نورون‌های منفرد را در مغز به یکدیگر متصل می‌کنند.