کشف انقلابی دانشمندان: مغز بزرگسالان هم میتواند خود را ترمیم کند
تاریخچه باورهای نادرست درباره ترمیم عصبی
میلیاردها سلول عصبی سیگنالهایی را در سراسر بدن ما ارسال میکنند و به عنوان مجراهایی عمل میکنند که مغز از طریق آنها عملکردهای ضروری خود را انجام میدهد. برای هزاران سال، پزشکان فکر میکردند آسیب به اعصاب غیرقابل برگشت است. در یونان باستان، بنیانگذاران پزشکی مدرن مانند بقراط و جالینوس از عمل روی اعصاب آسیبدیده به دلیل ترس از ایجاد درد، تشنج یا حتی مرگ خودداری میکردند.
این باور نادرست تا دو قرن گذشته نسبتاً ثابت باقی ماند، تا اینکه جراحان و دانشمندان شواهدی یافتند که نشان میداد نورونها در بدن و مغز میتوانند پس از آسیب خود را ترمیم کرده و بازسازی کنند و سلولهای عصبی جدید میتوانند در طول عمر رشد کنند. در دهههای اخیر، این دانش باعث ایجاد درمانهای امیدوارکنندهای برای آسیبهای عصبی شده و محققان را به بررسی مداخلات برای بیماریهای تخریبکننده عصبی سوق داده است.
تقسیمبندی سیستم عصبی انسان
در انسان و سایر مهرهداران، سیستم عصبی به دو بخش تقسیم میشود: سیستم عصبی مرکزی متشکل از نخاع و مغز، و سیستم عصبی محیطی که مغز را به بقیه بدن متصل میکند.
پیشرفتهای تاریخی در ترمیم اعصاب محیطی
تلاشها برای بخیه زدن انتهای نورونهای آسیبدیده در سیستم عصبی محیطی به قرن هفتم میلادی بازمیگردد. با این حال، تنها در اواخر دهه ۱۸۰۰ بود که دانشمندان شروع به درک چگونگی بازسازی اعصاب کردند. آگوستوس والر، فیزیولوژیست بریتانیایی، از طریق آزمایشهای خود روی قورباغهها، آنچه را که برای یک عصب محیطی پس از آسیب اتفاق میافتد به تفصیل توصیف کرد. سپس در دهه ۱۹۰۰، سانتیاگو رامون ای کاخال، نوروآناتومیست تأثیرگذار اسپانیایی، بینشی در مورد چگونگی رخداد بازسازی عصب در سطح سلولی ارائه داد. با این وجود، بحثهای شدیدی درباره اینکه آیا بخیه زدن اعصاب بهجای کمک، آسیب بیشتری وارد میکند، وجود داشت.
در پسزمینه جنگهای خونین جهانی قرن بیستم بود که پزشکان finalmente پیشرفتهای قابلتوجهی در تکنیکهای بازیابی نورونهای آسیبدیده ایجاد کردند. برای درمان سربازان دارای زخمهای ویرانگری که معمولاً شامل آسیب عصبی بودند، پزشکان روشهایی مانند پیوند اعصاب را توسعه دادند که در آن تکههایی از اعصاب به شکاف ایجادشده در یک عصب شکسته پیوند زده میشود.
عوامل مؤثر در موفقیت ترمیم عصبی
با گذشت زمان، پزشکان دریافتند که برخی آسیبهای عصبی محیطی نسبت به سایرین مستعدتر برای ترمیم هستند. عواملی مانند زمان، مکان و اندازه آسیب، و همچنین سن بیمار، میتواند بهطور قابلتوجهی بر موفقیت هر مداخلهای تأثیر بگذارد. اعصاب خردشده بیشتر از اعصاب بریدهشده قابل ترمیم هستند و آسیبهایی که نزدیکتر به بافت هدف عصب رخ میدهند، شانس بیشتری برای بازیابی عملکرد نسبت به آسیبهای دورتر دارند. به عنوان مثال، عصب اولنار که در تمام طول بازو کشیده شده و عضلات کلیدی در ساعد و دست را کنترل میکند. فردی با آسیب عصبی نزدیک مچ دست، پس از درمان بسیار بیشتر احتمال دارد که عملکرد بازو و دست خود را بازیابد تا فردی که همان عصب را نزدیک شانه آسیب میزند، که در این صورت باید از شانه تا مچ دست دوباره رشد کند.
تکنیکهای مدرن در ترمیم اعصاب
حتی امروزه بسیاری از آسیبهای عصبی محیطی درمانشان دشوار باقی مانده و دانشمندان در تلاش هستند تا مکانیسمهای بازسازی را بهتر درک کرده و بهبودی را تسهیل کنند. به گفته احمت هوکه، متخصص مغز و اعصاب از دانشکده پزشکی دانشگاه جانز هاپکینز، یکی از تحولات قابل توجه در سالهای اخیر، “انتقال عصب” است که در آن شاخهای از یک عصب مجاور به یک عصب آسیبدیده هدایت میشود. در مواردی که، برای مثال، یک عصب دور از عضله هدف خود آسیب دیده است، تکنیکهای موجود ممکن است برای امکانپذیر کردن رشد مجدد در مسافتهای طولانی در یک بازه زمانی که اجازه بهبودی میدهد، کافی نباشند. این انحراف مسیر، راهی جایگزین برای بازیابی عملکرد فراهم میکند. سوزان مکینون، جراح پلاستیک و ترمیمی در دانشگاه واشنگتن در سنت لوئیس، بهطور گسترده پیشرفتهای انتقال عصب را رهبری کرده و به بیماران امکان استفاده از اندامهای خود پس از آسیبهای عصبی محیطی را داده که پیش از این منجر به از دست دادن دائمی حرکت در آنها میشد.
به عنوان نمونه، اسکار هانسون، یک بازیکن بیسبال دبیرستانی، پس از یک عمل جراحی برای ترمیم آسیب رباط که به آسیب عصب اولنار در آن بازو منجر شد، حس و حرکت در بیشتر بازوی چپ خود را از دست داد. پاتریشیا هانسون، مادر او میگوید: “هیچ امیدی وجود نداشت که او بتواند دوباره از بازوی خود استفاده کند.” اما پس از اینکه مکینون عمل انتقال عصب را انجام داد، بیشتر عملکرد بازگشت. هانسون میگوید: “او با آن عمل جراحی جان او را نجات داد.”
شکستن تابوی ترمیم در سیستم عصبی مرکزی
علیرغم جهشهایی که در درمان آسیبهای عصبی محیطی ایجاد شد، این notion که نورونهای within سیستم عصبی مرکزی – مغز و نخاع – قادر به رشد مجدد نیستند، تا اواخر قرن بیستم persist کرد.
لحظه محوری در اوایل دهه ۱۹۸۰ فرا رسید، زمانی که آلبرت آگوئایو، عصبشناس کانادایی و همکارانش demonstrated کردند که در موشها، نورونهای نخاع و ساقه مغز میتوانند زمانی که بخشهایی از اعصاب محیطی به محل آسیب پیوند زده میشوند، دوباره رشد کنند. هوکه میگوید این یافتهها نشان داد که نورونهای سیستم عصبی مرکزی نیز میتوانند بازسازی شوند: “آنها فقط به محیط مناسب نیاز داشتند.”
در سالهای پس از آن، عصبشناسان برای کشف اینکه دقیقاً آن محیط چگونه به نظر میرسد، کار کردند. برای این کار، آنها به دنبال تفاوتهایی در سیستمهای عصبی محیطی و مرکزی گشتند که could توضیح دهد چرا اولی بهتر قادر به ترمیم نورونهای آسیبدیده بود. چندین تفاوت کلیدی emerged کرد. برای مثال، only آسیبهای within سیستم عصبی مرکزی منجر به تشکیل scars گلیال – تودهای از سلولهای غیرعصبی known as سلولهای گلیال – میشد. با این حال، هدف این scars هنوز مورد debate است.
جستجوی مکانیسمهای مولکولی ترمیم عصبی
امروزه جستجو برای مکانیسمهای خاصی که از رشد مجدد نورون جلوگیری یا آن را enable میکنند – هم در بدن و هم در مغز – remains یک حوزه فعال تحقیق است. علاوه بر کشف فرآیندهای درگیر در humans، دانشمندان مولکولهایی را شناسایی کردهاند که ترمیم سلولهای عصبی را در other ارگانیسمها enable میکنند، مانند “فیوزوژنها”، مولکولهای چسبمانندی که در نماتدها یافت میشوند. محققان در تلاش هستند تا از فیوزوژنها برای کمک به آسیبهای عصبی انسان که درمانشان دشوار است، استفاده کنند.
چالش باورهای قدیمی درباره نوروژنز
عصبشناسان مدرن همچنین another باور دیرینه در این زمینه را به چالش کشیدهاند: این belief که مغز بزرگسال در نوروژنز – ایجاد سلولهای عصبی کاملاً جدید – مشارکت نمیکند.
نشانههای اولیه برای نوروژنز در مغز در دهه ۱۹۶۰ emerged کرد، زمانی که محققان در مؤسسه فناوری ماساچوست (MIT) signsی از تقسیم نورونها در مغز موشهای بالغ observed کردند. راستی گیج، استاد ژنتیک در مؤسسه مطالعات بیولوژیک سالک در لا هویا، کالیفرنیا میگوید در آن زمان، این یافتهها با skepticism مواجه شد: “فقط باور کردنش خیلی سخت بود.”
سپس، در اوایل دهه ۱۹۸۰، فرناندو نوتبوم، عصبشناس دانشگاه راکفلر، کشف کرد که در پرندگان نر آوازخوان، اندازه ناحیه مغزی associated با آوازسازی با فصول تغییر میکند. نوتبوم و همکارانش ادامه دادند و نشان دادند که سلولها در مغز این حیوانات با فصول میمیرند و بازسازی میشوند. با الهام از این یافتهها، محققان به دنبال نشانههایی از نوروژنز بزرگسالان در other حیوانات گشتند. در سال ۱۹۹۸، گیج و همکارانش شواهدی از occurrence این فرآیند در مغز انسانهای بالغ – specifically در within هیپوکامپ، ناحیهای linked با یادگیری و حافظه – را آشکار کردند.
بحثهای جاری درباره نوروژنز در انسان
اگرچه پشتیبانی از نوروژنز بزرگسالان در humans در طول سالها انباشته شده است، some کارشناسان هنوز در مورد existence آن debate میکنند. در سال ۲۰۱۸، تیمی به همرهبری آرتورو آلوارز-بوایا، عصبشناس دانشگاه کالیفرنیا، سان فرانسیسکو، که با نوتبوم روی پرندگان آوازخوان کار کرده بود، مطالعهای منتشر کرد که stated تشکیل نورونهای جدید در مغز انسانهای بالغ extremely نادر، و likely nonexistent است.
هنوز، اجماع فزایندهای وجود دارد که نوروژنز later در زندگی اتفاق میافتد – و that این رشد بهطور largely به certain قسمتهای مغز، مانند هیپوکامپ، limited به نظر میرسد. این past جولای (ژوئیه گذشته)، تیمی در مؤسسه کارولینسکا در سوئد reported کردند که signatures مولکولی precursors نورونها، known as سلولهای پیشساز عصبی، در مغز انسان across طول عمر – از نوزادی تا کهنسالی – present بودند. محققان اکنون در تلاش هستند تا purpose این سلولهای عصبی در حال ظهور را understand کنند و میپرسند که آیا آنها might سرنخهایی برای درمان disorders تخریبکننده عصبی such as بیماری آلزایمر offer کنند. some دانشمندان even در حال بررسی هستند که آیا با targeting نوروژنز، میتوانند symptoms conditions روانی such as اختلال استرس پس از سانحه را improve کنند.
چشمانداز آینده تحقیقات ترمیم عصبی
ماسیومو هیلیرد، نوروبیولوژیست سلولی و مولکولی در دانشگاه کوئینزلند در استرالیا میگوید درک اینکه یک نورون میتواند دوباره رشد کند و ترمیم شود و شناسایی جزئیات آن فرآیند، یک دستاورد بزرگ بوده است. او اضافه میکند که قدم بعدی، فهمیدن چگونگی کنترل این فرآیندها خواهد بود: “این کلیدی خواهد بود.”