نوروبات و گام بعدی در زیست‌شناسی خودسازمانده

دانشمندان با استفاده از سلول‌های قورباغه، نوروبات‌هایی ساخته‌اند که نشان می‌دهد سیستم عصبی چگونه خود را سازماندهی می‌کند و بر رفتار موجودات زنده تأثیر می‌گذارد.

مدل نوروبات رنگ‌آمیزی‌شده، سلول‌های مژک‌دار را در اطراف محیط و رشته‌های عصبی را در مرکز نشان می‌دهد. (منبع: Advanced Science)

تحقیقات جدید منتشر شده در مجله آلمانی Advanced Science نشان می‌دهد که دانشمندان گام دیگری در درک چگونگی ایجاد ساختارهای زنده کاربردی توسط زیست‌شناسی برداشته‌اند. تمرکز این تحقیق بر روی نوروبات‌ها، ربات‌های زیستی میکروسکوپی ساخته شده از سلول‌های قورباغه و دارای نورون‌ها است. این ربات‌ها از زنوبات‌ها، نسخه قبلی ربات‌های زیستی که فاقد اجزای عصبی بودند، توسعه یافته‌اند.

بر این اساس، در سال ۲۰۲۰، محققان دانشگاه تافتس (ایالات متحده آمریکا) با استفاده از سلول‌های قورباغه، زنوبات‌ها را ساختند. این‌ها ساختارهای زنده میکروسکوپی هستند که می‌توانند در آب حرکت کنند، خود را ترمیم کنند و حتی سلول‌های جداگانه را برای تشکیل زنوبات‌های جدید جمع کنند. بر این اساس، تیم تحقیقاتی دانشگاه تافتس و موسسه ویس (ایالات متحده آمریکا) به آزمایش‌های خود با وارد کردن نورون‌ها به این ساختارها ادامه دادند تا ببینند چه اتفاقی می‌افتد. نسخه جدید، نوروبات نامیده می‌شود.

تیم تحقیقاتی گفت که این بخشی از یک تلاش بزرگتر برای درک چگونگی خودسازماندهی گروه‌های سلولی به ساختارهای پیچیده در شرایط نامطلوب است. بینش‌های به دست آمده می‌تواند در زیست‌شناسی مصنوعی و پزشکی ترمیمی مفید باشد.

برای ساخت زنوبات‌ها، دانشمندان از سلول‌های گرفته شده از جنین‌های اولیه قورباغه پنجه‌دار آفریقایی Xenopus laevis استفاده کردند. هنگامی که سلول‌های پیش‌ساز پوست جدا شده و در ظرف کشت قرار داده شدند، به طور خود به خود به ساختارهای کوچک، گرد و مودار تبدیل شدند که می‌توانند در آب شنا کنند. این ساختارها کاملاً زیستی هستند، نیازی به داربست یا اصلاح ژنتیکی ندارند، می‌توانند خود را ترمیم کنند و به لطف مواد مغذی ذخیره شده در سلول‌های جنینی اصلی، می‌توانند حدود ۹ تا ۱۰ روز زنده بمانند.

تیم تحقیقاتی با استفاده از نوروبات‌ها، خوشه‌هایی از سلول‌های پیش‌ساز عصبی را در مرکز بیوبات‌ها در حین شکل‌گیری کاشتند. سپس این سلول‌ها بالغ شدند و آکسون‌ها و دندریت‌ها را توسعه دادند. مشاهدات میکروسکوپی نشان داد که نوروبات‌ها ویژگی‌های کلیدی یک سیستم عصبی طبیعی را تشکیل داده‌اند. محققان همچنین تأیید کردند که این سلول‌ها می‌توانند در شبکه‌های عصبی ساده عمل کنند.

در مقایسه با بیوبات‌های بدون نورون، نوروبات‌ها معمولاً بزرگتر و کشیده‌تر هستند و الگوهای حرکتی پیچیده‌تری از خود نشان می‌دهند. نوروبات‌ها هنگامی که در معرض دارویی قرار می‌گیرند که بر فعالیت مغز تأثیر می‌گذارد، حرکات خود را نیز متفاوت از بیوبات‌های معمولی تغییر می‌دهند. این نشان می‌دهد که شبکه عصبی تازه شکل گرفته نه تنها از نظر ساختاری وجود دارد، بلکه مستقیماً در شکل‌دهی رفتار نیز نقش دارد.

یکی دیگر از یافته‌های قابل توجه، فعالیت غیرمنتظره ژن‌ها در نوروبات، از جمله ژن‌های مربوط به پردازش بصری و سلول‌های حساس به نور بود. از این رو، دانشمندان این احتمال را مطرح می‌کنند که نوروبات‌ها می‌توانند بعداً به نور واکنش نشان دهند. اگرچه هنوز در مراحل اولیه خود است، اما این تحقیق به تدریج در حال بررسی چگونگی سازماندهی سلول‌های زنده در ساختارهای عملکردی است و راه‌های جدیدی را در بیوتکنولوژی باز می‌کند.

منبع: https://baoquocte.vn/neurobot-va-buoc-tien-moi-cua-sinh-hoc-tu-to-chuc-385273.html