دانشمندان اولین نقشه از ساختارهای حیاتی به نام میتوکندری (mitochondria) را در سراسر مغز ایجاد کردهاند – دستاوردی که میتواند به کشف اختلالات مغزی مرتبط با افزایش سن کمک کند۱.
نتایج نشان میدهد که میتوکندریها، که انرژی مورد نیاز سلولها را تولید میکنند، از نظر نوع و چگالی در بخشهای مختلف مغز متفاوت هستند. به عنوان مثال، نواحی مغزی که از نظر تکاملی قدیمیتر هستند، چگالی میتوکندری کمتری نسبت به نواحی جدیدتر دارند.
والنتین ریدل، عصبشناس در دانشگاه فریدریش-الکساندر در ارلانگن، آلمان، میگوید این نقشه که نویسندگان مطالعه آن را MitoBrainMap مینامند، «هم از نظر فنی چشمگیر و هم از نظر مفهومی پیشگامانه است».
از سلول تا مغز
میتوکندریهای مغز فقط بازیگران فرعی نیستند. مارتین پیکارد، روانزیستشناس در دانشگاه کلمبیا در شهر نیویورک و یکی از نویسندگان همکار این مطالعه، میگوید: «زیستشناسی مغز، همانطور که اکنون میدانیم، عمیقاً با انرژیشناسی مغز در هم تنیده است.» و مغز ۲۰٪ از مصرف انرژی بدن انسان را به خود اختصاص میدهد۲.
نویسندگان این مطالعه، با استفاده از ابزاری که معمولاً برای نجاری استفاده میشود، برشی از مغز یخزده انسان - از یک اهداکننده ۵۴ ساله که بر اثر حمله قلبی درگذشته بود - را به ۷۰۳ مکعب کوچک تقسیم کردند. هر مکعب ۳ × ۳ × ۳ میلیمتر بود که با اندازه واحدهایی که تصاویر سهبعدی استاندارد مغز را تشکیل میدهند، قابل مقایسه است. پیکارد میگوید: «چالشبرانگیزترین بخش، داشتن تعداد زیادی نمونه بود.»
این تیم از تکنیکهای بیوشیمیایی و مولکولی برای تعیین چگالی میتوکندری در هر یک از ۷۰۳ نمونه استفاده کرد. در برخی نمونهها، محققان همچنین کارایی میتوکندریها در تولید انرژی را تخمین زدند.
برای تعمیم یافتههای خود فراتر از یک برش مغزی واحد، نویسندگان مدلی را برای پیشبینی تعداد و انواع میتوکندری در کل مغز توسعه دادند. آنها دادههای تصویربرداری مغز و دادههای مکعبهای مغزی را به آن وارد کردند. برای بررسی مدل خود، آن را روی نمونههای دیگری از برش مغز یخزده اعمال کردند و دریافتند که ترکیب میتوکندریایی نمونهها را به دقت پیشبینی میکند.