کشف تکان‌دهنده درباره ساختار مغز انسان

در پي يک پژوهش ساختارشکنانه زيست‌شناختي، دانشمندان به شواهدي دست يافته‌اند که باورهاي بنيادين پزشکي درباره ساختار مغز را به چالش مي‌کشد و نشان مي‌دهد اين عضو حياتي، ترکيبي هماهنگ از دو دستگاه عصبي کاملاً مستقل است.

 به نقل از نيويورک پست، دانشمندان دانشگاه استنفورد به سرپرستي تيمي از محققان برجسته در يک مطالعه پيشگامانه اثبات کرده‌اند مغز انسان برخلاف تصور رايج، يک عضو واحد و يکپارچه نيست، بلکه از دو اندام عصبي کاملاً متمايز تشکيل شده است! اين کشف بزرگ علمي که در نشريه معتبر نيچر منتشر شده است، ساختار ادراکي ما از آناتومي انسان را دگرگون ساخته و پيامدهاي درماني بسيار چشمگيري براي اختلالات پيش‌رونده عصبي به دنبال دارد.

بر اساس اين تحقيق، سامانه عصبي مرکزي از دو مسير تکاملي و زيستي کاملاً جداگانه منشأ مي‌گيرد. از يک سو بخش باستاني‌تر مغز قرار دارد که به آن مغز پسين يا ساقه مغز مي‌گويند. از سوي ديگر، بخش‌هاي پيشرفته‌تر يعني مغز پيشين و مغز مياني قرار دارند؛ يعني همان مراکزي که به ما امکان سرودن شعر، حل مسائل پيچيده رياضي، درک خودآگاهي و تفکر درباره مبدأ آفرينش را مي‌بخشند و انسان را از ساير گونه‌ها متمايز مي‌سازند.

اين تفکيک بيولوژيکي براي نخستين بار دانشمندان را قادر ساخت تا سلول‌هاي عصبي حياتي ساقه مغز را در محيط آزمايشگاهي کشت دهند. اين موفقيت علمي گره کور پژوهش‌هاي چند دهه‌اي در مورد بيماري‌هاي مهلکي چون آتروفي عضلاني نخاعي (SMA) و اسکلروز جانبي آميوتروفيک (ALS يا همان بيماري لو گهريگ) را باز مي‌کند. در اين بيماري‌هاي تخريب‌کننده سلول‌هاي عصبي، نورون‌هاي حرکتي مغز پسين به تدريج تحليل رفته و از کار مي‌افتند. پيامد اين روند تخريبي، از دست رفتن توانايي بلع و در نهايت فلج شدن ماهيچه‌هاي تنفسي بيمار است.

دکتر کايل لو، نويسنده ارشد اين پژوهش و استاد برجسته زيست‌شناسي تکاملي، اعلام کرد: «ما براي اولين بار ثابت کرديم بخش جلويي مغز از سلول‌هاي بنيادي پيش‌ساز متفاوتي نسبت به بخش عقبي مغز پديد مي‌آيد. به کمک اين دستاورد، اکنون مي‌توانيم نورون‌هاي ساقه مغز را در ظروف آزمايشگاهي پرورش داده و عملکردهاي پيچيده آن‌ها را از نزديک کالبدشکافي و آزمايش کنيم.»

مغز پستانداران از ديرباز به سه قسمت مغز پيشين، مغز مياني و مغز پسين تقسيم شده است. مغز پيشين مديريت ادراک، زبان و استدلال انتزاعي را بر عهده دارد و مغز مياني پردازش داده‌هاي ديداري، شنيداري، درد و کنترل حرکات را تسهيل مي‌کند. در همين حال، مغز پسين در قاعده جمجمه وظيفه پايداري زيستي انسان را بر دوش دارد؛ از جمله تنظيم خودکار ريتم ضربان قلب، فشار خون، حرکات دودي دستگاه گوارش، تنفس و هماهنگي عضلاني.

دانشمندان سال‌هاي متمادي براي ساخت نورون‌هاي حرکتي ساقه مغز ناکام مانده بودند، چرا که پارادايم علمي حاکم بر اين فرض استوار بود که تمامي نواحي مغز از يک سلول بنيادي پيش‌ساز مشترک منشعب مي‌شوند. با اين حال، محققان در آزمايشگاه با ردگيري مراحل تکوين جنين در موش‌ها متوجه شدند مغز پسين در امتداد يک مسير رشد کاملاً مستقل نسبت به مغز پيشين و مياني شکل مي‌گيرد.

در حقيقت، دو جمعيت ژنتيکي جداگانه اين روند را هدايت مي‌کنند: گروهي از سلول‌ها با بيان ژن Otx2 مغز پيشين و مياني را خلق مي‌کنند و گروهي ديگر با فعال‌سازي ژن Gbx2 ساقه مغز را شکل مي‌دهند. اين دو رده سلولي در هيچ مرحله‌اي با يکديگر تداخل ندارند.

رايان جوخاي، يکي از محققان کليدي اين مطالعه، اظهار داشت علت دهه‌ها شکست در توليد نورون‌هاي ساقه مغز اين بود که پژوهشگران ناآگاهانه تلاش مي‌کردند پيش‌سازهاي مغز جلويي را به بافت مغز عقبي تبديل کنند؛ عملي که از نظر ماهيت زيستي ناممکن است!

اکنون محققان با بازتوليد موفق اين نورون‌هاي حرکتي، مدل‌هاي بي‌نظيري براي ارزيابي داروهاي احيا کننده و آزمايش درمان‌هاي اختصاصي امراض فلج‌ کننده به دست آورده‌اند. کاوش‌هاي ژنتيکي و تکاملي نشان داده‌اند اين ساختار دوگانه، قدمتي بيش از 550 ميليون سال در درخت تبارشناسي موجودات دارد و حتي در گونه‌هايي مانند کرم‌هاي بلوطي و عروس‌هاي دريايي نيز به چشم
مي‌خورد.

اين يافته بنيادين اثبات مي‌کند سامانه‌اي که امروزه به عنوان يک مغز واحد مي‌شناسيم، در واقع پيوند دو اندام کهن و باستاني است که در طول تاريخ حيات تکامل يافته‌اند.