خوشبختانه این افتخار نصیب ما گردید تا نوشته ای دیگر از دکتر علیرضا عسگری را در این وبسایت منتشر کنیم.
لطفا با دقت مطالعه کنید و پس از مطالعه کامل تا انتهای مطلب حتما نظرات خود را برایمان ارسال نمایید.
آستروسیت ها: فرزندخوانده ی مغز
بی عدالتی تا چه حد!! هرچه اعتبار است به نرونها داده می شد و سر آستروسیت ها بی کلاه مانده بود تا سال های اخیر که نقش گلایاها روز به روز پررنگ تر می شود و کم مانده هنرپیشه اول شاهکار خلقت شوند. هرقدر رامون کاخال در انتهای قرن نوزدهم و ابتدای قرن بیستم میلادی به یافته ی پاتولوژیست مشهور آلمانی، رادولف ویرشو در سال ۱۸۴۶ اهمیت نداد (منظورم همین گلایاهاست)، Steven Goldman و تیم مربوطه در مرکز پزشکی دانشگاه Rochester در نیویورک، به آستروسیت ها عزّت روزافزونی بخشیده اند و دیگر کسی به آنها به عنوان “خانه دار” یا House Keeper نگاه نمی کند. این دانشمندان توانستند با کاشت Human glial progenitor cells در مغز موش های سوری نرمال (mice) قدرت یادگیری و حافظه آنها را، در مقایسه با موش های گروه کنترل، تقویت کنند. آنها نشان دادند که آستروسیت های انسانی از نظر تعداد بر آستروسیت های بومی مغز موش غلبه کرده و امواج کلسیمی سریعتری (در مقایسه با آستروسیت های موش ها) را به نمایش گذاشتند. آستروسیت های انسانی، انشعاب های وسیعتری داشته و فعالیت نرونهای بیشتری را مانیتور می کنند. تفاوت عملکرد مغز انشتین با سایرین که با مطالعه ی مغز خارج شده آن فقید انجام گرفته نیز به دو علت بوده: تعداد بیشتر سلولهای گلایا در حداقل دو قسمت مغز و همچنین چین خوردگیهای بیشتر در Prefrontal Cortex او. بالاخره باید یک چیزهایی در مغز او، به ارائه تئوری نسبیت کد داده باشد و شاید آستروسیتها در این عمل، بی تقصیر نبوده باشند.
اگر آستروسیتها ، حیوانات را “باهوشتر” نمودند، آیا کاشت آنها میتواند انسانهای عقبافتاده ی ذهنی را بهبود بخشد؟ شاید آستروسیتها بتوانند انسانها باهوش را نابغه کنند؟ از این مفاهیم که بگذریم، این یافته ها تأثیر بسزایی در فعالیتهای پژوهشی در حیطه ی “هوش مصنوعی” خواهد داشت. می دانیم که تجزیه و تحلیل Networking بین نرونها در مغز، مورد توجه مهندسین نرم افزار در الهام گرفتن و ساختن الگوهای شبکه های عصبی است. اکنون، باید عناصر دیگری را وارد کارزار نمود و بر همکنش آستروسیتها و نرونها را نیز در مدلسازیهای دنیای مجازی، بیش از پیش مدنظر قرار داد. شاید این یافته اخیر، بر “هم-کاشتی” نرون با گلایا در محیطهای آزمایشگاهی تأکید بیشتری داشته باشد، خصوصاً که میبینیم که اکثر سلولهای مغر را گلایاها تشکیل میدهند.
آنها که به Cognition و علوم شناختی علاقه دارند بدانند که نتایج این مطالعه گویای این حقیقت است که نرونها، یکه تاز این عرصه نیستند و ثبت Neural Correlates لزوماً تصویر جامعی از یک Cognitive Task به ما نمیدهد. شاید یک مثال ساده این “مشکل” علمی را شفاف تر معرفی کند. این که رونالدو چگونه شوت میزند تنها به پای راست او (که به توپ ضربه میزند) بستگی ندارد، نحوه ی عملکرد سایر عضلات بدن و چگونگی جا گرفتن پای چپ در کنار توپ است که از ضربهی پای راست پدیده ی خارقالعاده ای میسازد. ما در نروساینس، اگر فقط در پی Neural Activity هستیم، از فعالیتهای آستروسیتها (و احتمالاً سایر گلایاها) غافل ماندهایم و به همین اندازه از رسیدن به حقیقت دور هستیم.
هتروژنیسیته در ساختار و عملکرد آستروسیتها نیز باید مدنظر دانشمندان باشد. اگر آستروسیت ها در نئوکورتکس با سایر قشرهای مغز که قدیمیترند متفاوت باشد، میتوان تصور کرد که شاید برخی انواع آستروسیتها (و نه همه ی آنها) رل Cognitive دارند. اگر آستروسیتها در Primary Sensory Cortices متفاوت از آنها باشند که در Secondary Sensory Cortices هستند، و اینها نیز در عملکرد، از آستروسیتهای ساکن Association Cortices از پیچیدگی کمتری برخوردار باشند نیز مستحق همین رویکرد در برخورد و نگاه نیستند؟ آیا این آستروسیتها در Prefrontal Cortex نمیتوانند سازمان سیناپس بین نرونها را بگونه ای کد بدهد که آستروسیتهای ناحیه SI نمیتوانند و از این رو این کورتکس نمیتواند نقش Perceptive و یا Cognitive داشته باشند؟ سوالات در این حیطه بسیار زیاد است و پاسخها اندک. اگر صحت چنین فرضیه ای، ثابت شد آیا میتوان انسان را در فرآیند شناخت و Cognition، از همان ابتدای تلقیح در بطن مادر، با دستکاریهای سلولی هوشمند تر نمود و مغز آنالیتیک (Analytic Brain) به او داد؟ به عبارت دیگر، داشتن مغز آنالیز کننده ، به چه عواملی بستگی دارد؟ نرونها، آستروسیتها (گلایاها)، یا هر دو؟ (شاید البته اجزای دیگری هم باشند و ما در حال حاضر مطلع نیستیم.
در این میان، اگر چه Networking نرونها در “درک و شناخت” بسیار مهماند ولی آستروسیتها چگونه با خود و چگونه با نرون ها شبکه میشوند؟ اگر این شواهد، به دست آیند، چند لایه پیچیدگی به ساختار شبکه های عصبی مصنوعی اضافه میکنند؟ با چه عوامل شمیایی (یا الکتریکی و مغناطیسی) میتوان برخی ژنها مسئول را در آستروسیتها OFF/ ON نمود و بعضی آستروسیتهای “کارگر” را به آستروسیتهای “خلاق و مدیر” تبدیل کرد تا نهایتاً فرد مورد نظر، مبتکر و خلاق رشد کند؟؟ آیا میتوان از مورفولوژی آستروسیتهای کورتکس Prefontal ، یک روش پیشرفته برای اسکرینینگ و recruit کردن انسانهای برتر به سازمانها بهره جست؟
تازه، اگر همه ی این سوالها را پاسخ دادیم، تفاوت بین انسانها را چه کنیم؟ این تفاوتها که فقط در اثرانگشت، عنبیه، شکل ظاهری صورت، وریدهای انگشتان، بو، صدا، الگوی راه رفتن (gait) و الگوی EEG خلاصه نمیشوند. آیا از نظر تئوری میتوان تصور نمود که آستروسیتها نیز یک signature ویژه هر فردند و “تیم آنها” در هر انسان کاملاً بینظیر است؟! شاید مجموعه ای از این حقایق است که هر فرد را ، از بدو ظهور آدم تا نفخ صور بی بدیل میکند. بنابراین دیگر آستروسیتها فرزندخوانده نیستند و به هوش باشیم که شاید کم کم ارث هم ببرند.
Brain gain. Human astrocytes (green) are significantly larger than mouse astrocytes (red) and retain their distinctive structure when grafted into the mouse brain.Credit: Image Courtesy of Steve Goldman and Maiken Nedergaard
References
Xiaoning Han et. al. and Steven Goldman (2013). Forebrain Engraftment by Human Glial Progenitor Cells Enhances Synaptic Plasticity and Learning in Adult Mice. Cell Stem Cell; 12(3): 342–۳۵۳٫
Fiacco TA, Agulhon C, McCarthy KD (October 2008). “Sorting out Astrocyte Physiology from Pharmacology”. Annu. Rev. Pharmacol. Toxicol. 49 (1): 151–۷۴٫
Figley CR and Stroman PW (2011). “The role(s) of astrocytes and astrocyte activity in neurometabolism, neurovascular coupling, and the production of functional neuroimaging signals”. European Journal of Neuroscience. 33(4): 577–۵۸۸٫
علیرضا عسگری اردیبهشت ۱۳۹۲
