ابزار تصویر برداری (Voltron)  عملکرد سلول های مغز را در حیوانات زنده ضبط میکند:

Luke Lavis  سالهای زیادی را برای گسترش رنگهای فلورسنت در هر رنگی از رنگین کمان سپری کرده است. رنگهای بسیار روشن و ماندگار در سراسر ازمایشگاه های جهان مورد استفاده قرار میگیرند و موجب پیشرفتهای میکروسکوپی و همچنین دریافت جایزه نوبل میشود.

البته از همه ی رنگها استفاده نمیشود.Lavis   رهبر گروه ارشد دانشگاه تحقیقاتی Janelia ، موسسه پزشکی Howard Hughes  میگوید بعضی از این رنگها فقط برای نشان دادن روشهای جدید یا ازمایش فرضیه های خاص استفاده میشود، گاهی اوقات ان رنگها به اندازه کافی به عنوان رنگهای بهینه برای تصویر برداری درخشان نیستند.

اما برای رهبر گروه   Eric Schreiterیکی از این رنگهای مناسب در تیم Lavis    (که خارج از طیف مرئی قرار داشت) دقیقا” کار امد و مناسب بود.

اکنون رنگ بلا استفاده اساس یک ابزار جدید و قدرتمند تصویر براداری برای مغز است که در ازمایشگاه Eric Schreiter گسترش یافت.

دانشمندان Janelia  در اول اگوست در مجله Science     بطور انلاین گزارش دادند که این ابزار که Voltron نامیده میشودبه محققان اجازه میدهد تا فعالیت نورون در حیوانات زنده را دقیق تر و برای مدت زمان طولانی تر از زمانی که ممکن بود پیگیری کنند.

تیم  Eric Schreiterرنگ Lavis    را با یک پروتئین ویژه ی مهندسی شده جفت میکند که باعث میشود هنگام روشن شدن نورون های خاص شدت تغییر کند و به محققان اجازه میدهد سیگنال های عصبی در مغزز تشخیص دهد.

Eric Schreiter   میگوید این نوع داده ها مطالعه ی روش های پیچیده رفتار نورون ها را اسان تر میکند.

در ازمایشهایی که در ازمایشگاه با استفاده از Voltron   انجام میشود ، Adam cohen   قادر به تماشای نورون هایی بود که در نخاع Zebrafish    (نوعی ماهی راه راه )  در حال رشد بودند.

Cohen   از دانشگاه هاروارد که در این مطالعه نقشی ندارد میگوید: دیدن فعالیت نورون ها در زمان واقعی بسیار هیجان انگیز بود.

تیم Janelia    بیشتر اجزای Voltron  را به بیش از صد ازمایشگاه دیگر که بعد از انتشار یک نسخه در bioRxiv    درخواست دادند ، ارسال کرده است.

Eric Schreiter میگوید: هدف ما این است که ابزار هایی را که گسترش میدهیم هر چه زودتر در دسترس باشند.

 ولتاژ تصویری:

دانشمندان با شنیدن مکالمات عصبی راه های مختلف و ناقصی را برای رسیدن به اطلاعات مورد نیاز خود یافتند.

هر پیام عصبی با تغییر سریع ولتاژ همرا است.

تعادل بارهای الکتریکی بین داخل و خارج سلول قبل از بازگشت به حالت طبیعی بطور جزئی تغییر می کند.

چسباندن الکترودها ( تکه های سیم یا شیشه) به نورون برای اندازه گیری تغییرات ولتاژ یک راه قدیمی است، اما Eric Schreiter میگوید اتصال الکترود ها میتواند دشوار باشد و همچنین نظارت بر تعداد زیادی از نورون ها به یکباره دشوار است.

سایر تکنیکها برای دیدن سطح یون های عصبی از مولکول های فلورسنت استفاده می کنند یا وابسته به پروتئین های فلورسنت هستند که به سرعت درخشش خود را از دست میدهند. در عوض Voltron  از یک رنگ مصنوعی فوق العاده روشن استفاده میکنند که ده برابر بیشتر از پروتئین های فلورسنت ساطع میشود.

برای دانشمندان این حوزه ایده ای باعث پیشرفت است که از مدت ها قبل جذاب بوده است.

برای مثال رهبر گروه Janelia

Glenn-Turner   سالها به طور محتاطانه الکترود را در سلول های مغز مگس میوه قرار داده است ، به گفته وی او یکی از طرفداران این تکنیک است، اما Voltron این امکان را برای او فراهم میکند که بصورت همزمان چندین سلول را در طول مدت زمان ده تا پانزده دقیقه بدون الکترود های بدنه نظارت کند و حتی سیگنال ها را از نورون های اطراف متمایز کند.

Turner  میگوید با داشتن  Voltron  من یک قدم به دور انداختن الکترود هایم نزدیکتر میشوم.

ابزار های تجارت:

Voltron  از یک ملکول رنگی و یک پروتئین چند بخشی خاص ساخته شده است.

رنگهای حساس به ولتاژ ده ها سال است که مورد استفاده قرار میگیرند، اما در مغز ، این مولکول ها همه جا گسترش پیدا میکنند و باعث ایجاد یک صدای ناهنجار و گیج کننده از فلورسنت میشوند.

Eric Schreiter  می گوید شما نمیتوانید یک نورون را از دیگری تشخیص دهید. در عوض Voltron  از پروتئین چند قسمتی حساس به ولتاژ تشکیل شده است که به دانشمندان این امکان را میدهد که فقط نورون های هدف دارای درخشش باشند.

Eric Schreiter  با یک پروتئین حساس به ولتاژ شروع کرد که در غشای نورون ها قرار میگیرد و یک برچسب به ان اضافه کرد که موجب ارتباط مستیقم با مولکول رنگ میشود.

دانشمندان میتوانند از طریق استفاده از رنگهای خاصی در حیواناتی که پروتئین عصب های رنگ پذیر را داشته باشند Voltron  را بسازند.

این تیم مغز موش ها ، مگس ها و Zebrafish  را که شامل این پروتئین خاص است را دستکاری و مهندسی کرده است.

تغییرات ولتاژ از یک نورون سیگنال دهنده باعث تغییر رفتار پروتئین میشود و مولکول های رنگی با دقت میلی ثانیه روشن و کمرنگ میشوند.

وقتی دانشمندان ان جانوران را زیر میکروسکوپ قرار داه و به انها نور می تابانند، رنگ ، نور رنگی را ساطع می کنند که در فیلم ضبط میشود.

Eric Schreiter  می گوید فهمیدن این که چگونه بخش های مختلف Voltron  با هم کار میکنند کمی دقت و ریز بینی میخواهد.

احمد عبد الفتاح متخصص علوم اعصاب در Janelia   بسیاری از ترکیبات پروتئین رنگ مهندسی شده را ازمایش کرد ، او میگوید بیشتر این ترکیبات در سلول هایی که در ظروف پتری رشد میکنند ، کار میکنند ولی یکی بطور ویژه در حیوانات زنده مقاومت میکند. این نسخه ای است که تیم در حال تنظیم و ازمایش بیشتر ان است.

دانشمندان در حال حاضر میتوانند از Voltron  همراه با میکروسکوپ ورق نوری و انواع دیگر میکروسکوپ ها استفاده کنند.

Eric Schreiter و عبد الفتاح علاقه مند به گسترش انواع مختلف Voltron  هستند که با تصویر یرداری دو فوتونی و همچنین تکنیک میکروسکوپی با وضوح بالاتر کار می کند.

عبد الفتاح می گوید فرهنگ تحقیقاتی مشترک Janelia  باعث شده است که دستگاهی مثل Voltron  به سهولت در دانشگاه های معمولی قرار بگیرد. ( شما شیمیدان هایی را دارید که رنگ های لازم برای کار Voltron  را فراهم میکنند و همچنین شما زیست شناسانی را دارید که مشتاقانه خلاقیت شما را در همان ساختار ازمایش می کنند.حلقه بازخورد بسیار سریع تر است)

ترجمه و گردآوری : فرانک صابری