مواد و ساخت پیشرفته

آلزایمر و شیزوفرنی نوعی بیماری مغزی رایج هستند که ناشی از وجود برخی مشکلات در سلول‌های مغزی دارای پروتئین خاصی به نام پاروالبومین(parvalbumin) هستند. این سلول‌ها که تقریبا شامل ده درصد سلول‌های کل مغز و البته نسبتا کوچک هستند، بر اساس کاری که می‌کنند، شناخته شده‌اند. محققان به تازگی یافته‌های متحیرکننده‌ای در مورد نحوه کارکرد این سلول‌ها با تحریک سلول‌های مغز موش توسط لیزر بدست آورده‌اند.
با استفاده از لیزر‌هایی که فقط برای این منظور طراحی شده‌اند، محققین در آزمایشگاه Bauer در دانشگاه واشینگتون در سنت لوییس، دریافته‌اند که افزایش فعالیت در قسمت خاصی از مدارهای عصبی Inhibitory باعث کاهش جریان خون مغزی و حجم آن می‌شود. درحالی‌که فعالیت‌های Excitatory باعث می‌شود جریان خون و حجم آن افزایش یابد. محققین آزمایشگاه دکتر Bauer دریافته‌اند که افزایش قابل ملاحظه¬ای در جریان و حجم خون مغز با تحریک سلول‌های دارای پروتئین پاروالبومین وجود دارد. روشی که این محققین استفاده می‌کنند، تکیه بر موش‌هایی دارد که مغز آنها با تغییراتی که در آن اتفاق افتاده، می‌توانند با پالس‌های لیزر تحریک شوند.
این تکنیک تحریک مغز با نور اپتوژنتیک نامیده می‌شود و به درک ما از نحوه عملکرد مغز شامل نحوه پردازش ترس و تشخیص بو و همچنین عواملی که باعث اعتیاد می‌شود، کمک می‌نماید.
ابتدا موش توسط موادی تغذیه و رشد داده می‌شود که شامل پروتئین حساس به نور خاصی به نام Chanenelrhodopsin می‌باشد. این پروتئین در جلبک‌های خاصی وجود دارد و دانشمندان می‌توانند از آن برای فعال کردن قسمت خاصی از مغز استفاده کنند. با مورد تابش قرار دان ناحیه خاصی از مغز با لیزر با رنگ خاص، مدار عصبی خاصی می‌تواند فعال شود.
این تیم برای مقایسه نتایج، از دو نوع موش برای آزمایشات استفاده کردند. در یک نوع channelrhodopsin به سلول‌های عصبی دارای پروتئین پاروالبومین و در نوع دیگر به سول‌های دارای Thy-1 متصل شده بود. وقتی اکثر سلول‌های عصبی تحریک می‌شوند، مغز اکسیژن و خون بیشتری برای آنها مهیا می‌کند. این اتفاق در سلول‌های Excitatory Thy 1 رخ می‌دهد ولی یافته‌های این آزمایشگاه نشان دهنده رفتار معکوس در حالتی که سلول‌های با پاروالبومین تحریک می‌شوند می‌باشد. محققین اینگونه نتیجه گرفته‌اند که سلول‌های دارای پاروالبومین راهی برای تنظیم بهتر مهیاسازی خون در نواحی‌ای که آنها فعال شده‌اند، می‌باشند.
این محققین جریان خون را با تابش نور لیزر دیگری روی مغز انجام داده‌اند. این روش تصویربرداری اسپکلی لیزری Laser Speckle Contrast Imaging نام دارد.

منبع:
https://www.photonics.com/Articles/Shining_Lasers_on_Mouse_Brains_Advances_Knowledge/a64604