محققان دانشگاه‌های کالیفرنیا در سانفرانسیسکو، سانتا کروز و برکلی با استفاده از ضربات نور، فعالیت‌های تشنج‌مانند در نورون‌ها را متوقف کردند، که ممکن است روزی به درمانی جدید برای صرع تبدیل شود.
به گزارش انتخاب و به نقل از مدیکال نیوز؛ این محققان از بافت مغزی که در جریان درمان از بیماران مبتلا به صرع برداشته شده بود، استفاده کردند. در نهایت، آن‌ها امیدوارند که این تکنیک جایگزین جراحی برای برداشتن بافت مغزی‌ای شود که محل شروع تشنج‌ها است، و گزینه‌ای کم‌تهاجمی برای بیمارانی فراهم کند که علائمشان با دارو قابل کنترل نیست.
این تیم از روشی به نام اپتوژنتیک استفاده کردند که از یک ویروس بی‌ضرر برای انتقال ژن‌های حساس به نور از میکروارگانیسم‌ها به مجموعه‌ای خاص از نورون‌ها در مغز استفاده می‌کند که می‌توان آن‌ها را با ضربات نور روشن و خاموش کرد.
این اولین باری است که نشان داده می‌شود از اپتوژنتیک می‌توان برای کنترل فعالیت تشنجی در بافت مغزی زنده انسان استفاده کرد و این کار درهای جدیدی را برای درمان سایر بیماری‌ها و شرایط عصبی باز می‌کند.
توماش نوواکوسکی، دکترای پزشکی، استاد جراحی عصبی و یکی از نویسندگان ارشد این مطالعه که در ۱۵ نوامبر در مجله Nature Neuroscience منتشر شد، گفت: “این یک گام بزرگ به سوی یک روش قدرتمند جدید برای درمان صرع و احتمالاً سایر شرایط است.”
کاهش پیک‌های صرعی
برای حفظ بافت به مدت کافی برای تکمیل این مطالعه که چندین هفته به طول انجامید، محققان محیطی ایجاد کردند که شرایط داخل جمجمه را شبیه‌سازی کند.
جان اندروز، پزشک متخصص در جراحی اعصاب، بافت را روی یک محیط مغذی که شبیه مایع مغزی-نخاعی است که مغز را می‌پوشاند، قرار داد.
دیوید شافِر، مهندس زیست‌مولکولی در دانشگاه برکلی، بهترین ویروس برای انتقال ژن‌ها را پیدا کرد تا در نورون‌های خاصی که تیم هدف قرار داده بود، مؤثر واقع شود.
سپس اندروز بافت را روی بستر الکترودهایی قرار داد که به اندازه کافی کوچک بودند تا تخلیه‌های الکتریکی نورون‌هایی که با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند را شناسایی کنند.
آزمایشات از راه دور
ابتدا، تیم باید راهی پیدا می‌کرد که آزمایشات خود را بدون مزاحمت برای بافت انجام دهند. الکترودهای کوچک تنها ۱۷ میکرون فاصله داشتند – کمتر از نیمی از عرض یک موی انسان – و کوچک‌ترین حرکت در برش‌های مغزی می‌توانست نتایج آن‌ها را تغییر دهد.
میرچا تئودورسکو، استاد مهندسی برق و کامپیوتر در UCSC و نویسنده ارشد همکار این مطالعه، سیستمی از راه دور طراحی کرد تا فعالیت الکتریکی نورون‌ها را ثبت کرده و ضربات نور را به بافت ارسال کند.
لابراتوار تئودورسکو نرم‌افزاری نوشت که به دانشمندان این امکان را می‌داد تا دستگاه را کنترل کنند، بنابراین تیم می‌توانست آزمایش‌ها را از سانتا کروز روی بافت در آزمایشگاه نوواکوسکی در سانفرانسیسکو هدایت کند.
به این ترتیب، نیازی نبود کسی در اتاقی که بافت در آن نگهداری می‌شد، حضور داشته باشد.
بینش‌های جدید در مورد تشنج‌ها
اپتوژنتیک به محققان این امکان را می‌دهد که به مجموعه‌های خاصی از نورون‌ها زوم کنند. گروه توانستند ببینند که کدام نوع از نورون‌ها و چند عدد از آن‌ها برای شروع تشنج ضروری است. همچنین آن‌ها حداقل شدت نور مورد نیاز برای تغییر فعالیت الکتریکی نورون‌ها در برش‌های مغزی زنده را تعیین کردند.
محققان همچنین توانستند ببینند که چگونه تعاملات بین نورون‌ها از وقوع تشنج جلوگیری می‌کنند.
ادوارد چانگ، رئیس جراحی عصبی در UCSF، گفت که این بینش‌ها می‌توانند مراقبت از افراد مبتلا به صرع را انقلاب‌آسا کنند.
او گفت: “من معتقدم که در آینده، اگر از این نوع رویکرد استفاده کنیم، دیگر نیازی به انجام جراحی‌های تهاجمی نخواهیم داشت.”
چانگ که به همراه نوواکوسکی عضو مؤسسه علوم اعصاب ویل در UCSF است، افزود: “ما قادر خواهیم بود کنترل دقیق‌تر و مؤثرتری بر تشنج‌های بیماران ایجاد کنیم و آن‌ها را از جراحی‌های تهاجمی نجات دهیم.”
