טכניקה חדשה הופכת מוח עכבר (אטום, משמאל) שקוף לחלוטין (מימין) לצורך הדמיה קלה יותר. תמונה מאת קוואנגון צ'ונג וקארל דייסרוט, המכון הרפואי של הווארד יוז / אוניברסיטת סטנפורד
המוח האנושי הוא אחד האובייקטים המורכבים ביותר ביקום הידוע. ארוז 3 קילו בשר בלבד (בממוצע) הוא מכלול של בערך 86 מיליארד נוירונים קשורים זה בזה, ויוצרים אינספור רשתות מורכבות המרכיבות את מהות האישיות שלך.
עם זאת, מוח שמור על שולחן בדיקה לא מעביר אף אחד מהמורכבות הזו: הוא נראה, פחות או יותר, כמו ערימה של בשר אפור, מכיוון שאנחנו לא יכולים לראות דרך ממברנות התאים החיצוניים לראות את הנוירונים הבודדים בפנים.
בעיה זו היא המוטיבציה העומדת מאחורי טכניקה חדשה, שפיתחה צוות של סטנפורד בראשות קוואנגון צ'ונג וקארל דייסרוט, כדי להפוך את המוח השתמר לחלוטין שקוף לאור. בכך, ואז באמצעות סמנים כימיים ייעודיים המתחברים לסוגים מסוימים של תאים, הם יצרו דרך לראות מוח שלם בכל הדרו המורכב, המחובר זה לזה. מורכבות כזו נראית בקלות במוח העכבר המצולם למטה, ובו תויגו סוגים מסוימים של תאי עצב בצבע ירוק ניאון:
מוח עכבר שקוף המוחדר לצבע ירוק המתחבר לתאי עצב. תמונה מאת קוואנגון צ'ונג וקארל דייסרוט, המכון הרפואי של הווארד יוז / אוניברסיטת סטנפורד
המדענים טוענים כי הטכניקה שלהם, שהוכרזה במאמר שפורסם היום ב"טבע ", פועלת למוח אנושי שמור כמו גם לעכברים, ויכולה ליישם גם סוגים רבים אחרים של איברים. השיטה מנצלת את העובדה שצבע האיברים - ומכאן הסיבה שהם לא ברורים - נובע כולו ממולקולות השומן המרכיבות את הממברנה של כל תא.
במוח חי, מולקולות אלה משמרות את שלמותו המבנית של האיבר. אך במוח שמור הם מעלימים את המבנה הפנימי מהעין. כדי לטפל בבעיה זו החוקרים מילאו את מוח העכברים הניסויים במים הידרוגלים - הנקשרים לאלמנטים התפקודיים של התאים (חלבונים ו- DNA) אך לא מולקולות השומן - ויוצרים רשת דמויית ג'לי המשמרת את המבנה המקורי. לאחר מכן הם פינו את מולקולות השומן בעזרת חומר ניקוי, והופכים את האיבר לשקוף לחלוטין.
הפקת מוח עכבר שקוף לחלוטין (כפי שמוצג בתמונה למעלה) יוצרת כל מיני הזדמנויות הדמיה מעניינות. כאשר מולקולות השומן נשטפות, האלמנטים בעלי עניין ניסיוני או קליני (רשתות נוירונים או גנים, למשל) כבר אינם מוסווים על ידי קרומי התא. (באותה צורה, דג הזברה, עם העוברים השקופים שלהם, משמשים מאוד בתחומים רבים של מחקר ביולוגי.)
כדי לראות את ההיבטים בבירור, החוקרים הוסיפו סמנים כימיים צבעוניים שמתחברים ספציפית לסוגים מסוימים של מולקולות. לאחר סיום זה, המדענים יכולים לבחון אותם באמצעות מיקרוסקופ אור קונבנציונאלי, או לשלב מספר תמונות ממיקרוסקופים דיגיטליים ליצירת עיבוד תלת ממדי.
כהוכחת מושג, בנוסף למוח העכבר, צוות המחקר ביצע את ההליך על חלקים קטנים ממוחו של אדם אוטיסט שנפטר שהיה באחסון זה 6 שנים. בעזרת סמנים כימיים מיוחדים הם הצליחו להתחקות אחר נוירונים בודדים על פני גדולות גדולות של רקמות. הם גם מצאו מבנים עצביים לא טיפוסיים בסולם שנראו גם במוחם של בעלי חיים עם תסמינים דמויי אוטיזם.
ניתוח מפורט כזה היה אפשרי בעבר רק על ידי בחינה עמוקה של פרוסות מוח זעירות בעזרת מיקרוסקופ כדי להסיק תמונה תלת ממדית מלאה. אולם כעת ניתן לראות חיבורים בין חלקים שונים במוח ברמה רחבה יותר.
העובדה שהטכניקה עובדת על כל מיני רקמות יכולה לפתוח דרכי מחקר חדשות רבות: ניתוח מסלולי מולקולות איתות של איבר, אבחון קליני של מחלה במדגם ביופסיה וכמובן בדיקה מפורטת יותר של מערכות היחסים הנוירוניות. ורשתות המרכיבות את המוח האנושי. לפרטים נוספים צפו בסרטון שלהלן באדיבות וידיאו של הטבע :