تخيل لو أن الأجزاء المفقودة أو المريضة من الدماغ يمكن إعادة إنمائها في المختبر وزرعها من أجل حياة جديدة. يبدو أن علماء جامعة كاليفورنيا سان دييغو اقتربوا من هذا الواقع.

أوضح العلماء أن العضيات القشرية البشرية (الأدمغة الصغيرة) المزروعة في الفئران ليست مرتبطة فقط بنظام الأوعية الدموية للمضيف، بل استجابت لنبضات من الضوء تسطع في عيون العناصر المشاركة في الاختبار بطرق مماثلة لأنسجة المخ المحيطة.

وعلى مدار عدة أشهر، استخدم الباحثون نظاما مبتكرا للتصوير لقياس النشاط الكهربائي في العضوي الذي يشير إلى استجابة متكاملة للمنبهات البصرية. وهذه هي المرة الأولى التي يتمكن فيها العلماء من تأكيد الاتصالات الوظيفية في عضويات دماغية مزروعة في الوقت الفعلي، ويرجع الفضل في ذلك إلى حد كبير إلى التحسينات في عمليات الزرع القادرة على قياس الإشارات العصبية الدقيقة على نطاق دقيق.

وكتب الباحثون: "نتصور أنه، على طول الطريق، سيتم استخدام هذا المزيج من الخلايا الجذعية وتقنيات التسجيل العصبي لنمذجة المرض في ظل الظروف الفسيولوجية على مستوى الدوائر العصبية، وفحص العلاجات المرشحة على الخلفية الجينية الخاصة بالمريض، وتقييم أشباه العضويات والقدرة على استعادة مناطق دماغية محددة مفقودة أو متدهورة أو تالفة عند التكامل".

وطور فريق المهندسين وعلماء الأعصاب، بقيادة المهندس العصبي دويغو كوزوم، نظام التسجيل الجديد الخاص بهم لقياس نشاط موجة الدماغ على المستويين الكلي والجزئي في الوقت نفسه.

ويستخدم الإعداد أقطاب دقيقة مرنة وشفافة مصنوعة من الغرافين يمكن غرسها في أجزاء معينة من الدماغ. وتعرض هذه التقنية عالية الضبط بدقة ارتفاعات في النشاط العصبي من كل من العضو المزروع وأنسجة المخ المحيطة عند حدوثها.

وبعد أقل من شهر من الزرع، وجد الباحثون أن العضيات البشرية شكلت روابط متشابكة وظيفية مع بقية القشرة البصرية للفأر.

وبعد شهرين، تكامل النسيج الغريب مع أدمغة المضيف بشكل أكبر.

وأظهرت الدراسات السابقة، التي أجراها المعدين في جامعة كاليفورنيا في سان فرانسيسكو، أن الأدمغة البشرية المصغرة المزروعة في الفئران يمكن أن تتصل بالأوعية الدموية التي تزود الأكسجين والمغذيات. وتبدأ الخلايا العصبية أيضا في النضج والتنظيم الذاتي.

وفي عام 2019، على سبيل المثال، قام العلماء بتطوير الخلايا الجذعية متعددة القدرات إلى كتلة بحجم حبة البازلاء من مليوني خلية عصبية منظمة، والتي تبحث في محيطها عن اتصالات الجوار.

وتشكل الخلايا الجذعية متعددة القدرات أيضا أساس أشباه عضية الدماغ البشري. ولديها القدرة على التمايز إلى مجموعة متنوعة من الأنسجة والأعضاء، ولكن فقط إذا تم غمرها في المزيج الصحيح من الجزيئات. لكن هذا المزيج معقد بشكل لا يصدق ويعتمد على توقيت محدد للغاية، ما زال العلماء يعملون عليه.

ولا تعطي الأقطاب الكهربائية المعدنية التقليدية مجال رؤية واضحا للدماغ، ما يعني أنه يتعين على العلماء إزالة الأقطاب الكهربائية لرؤية القشرة الحسية بشكل صحيح، وهذا يمكن أن يفسد نجاح زراعة الأنسجة.

وتساعد الأقطاب الكهربائية الشفافة في حل هذه المشكلة. وباستخدام تقنية التصوير الفلوريسنت تحت المجهر، أظهر الباحثون في جامعة كاليفورنيا في سان فرانسيسكو أن نبضات الضوء يمكن أن تحفز زرع الأعضاء البشرية داخل دماغ الفأر.