באמצעות הדמיה הייטק ומציאות מדומה, פרופסור להנדסה רפואית מאוניברסיטת דרום פלורידה יוצר מפה מפורטת של המוח שניתן להשתמש בה כדי להבין טוב יותר הפרעות התפתחותיות, כמו אוטיזם, ולספק טיפולים מוקדמים ויעילים יותר לפציעות מוחיות. מחלות.
ממומן על ידי מענק של 3.3 מיליון דולר מהמכונים הלאומיים לבריאות, ג'ורג' ספירו מרחיב את ארבעת העשורים של חקר המוח שלו כדי להתמקד בחלק של המוח שמעבד צליל, הנקרא הגביע של Held – מסוף העצבים הגדול ביותר במוח האנושי . תפקוד לקוי שמיעתי הוא לעתים קרובות המקור לתסמינים של הפרעות, כגון אוטיזם, אשר בדרך כלל מביאים לפגיעה חברתית וקוגניטיבית.
למרות שאנו מתמקדים בחלק מסוים במוח המעורב בשמיעה, המידע שאנו אוספים יכול לעזור לנו להבין הפרעות התפתחותיות חמורות המתרחשות כאשר המוח אינו מתפתח כראוי בשלב מוקדם. הממצאים שלנו יכולים גם לסלול את הדרך לאסטרטגיות חדשניות לתיקון וחיבור מחדש של מעגלים עצביים פגועים שנפגעו ממחלות ופציעות בשלב מאוחר יותר בחיים."
ג'ורג' ספירו, פרופסור להנדסה רפואית, אוניברסיטת דרום פלורידה
באמצעות טכנולוגיית הדמיה ברזולוציה גבוהה בשילוב ניתוח תמונה בתוך המעבדה לפיתוח שמיעתי וקוננטומיקס ב-USF, Spirou יוצרת את ציר הזמן ההתפתחותי המדויק ביותר עבור כל מערכת עצבית במוח. הם מסוגלים ללכוד את המסע של נוירונים בעכברים מלידה ועד ליצירת קשרים סינפטיים מורכבים. לפי ה-NIH, לעכברים ולמוח האנושי יש סוגי נוירונים וקשרים דומים מאוד.
בעזרת תוכנה שנוצרה על ידי ספירו ועמיתיו, הוא והדוקטורנט שלו, דניאל הלר, משתמשים במציאות מדומה כדי לבחון באופן מורכב את הנוירונים שנלכדו בתמונות ולנתח את הסינפסות באמצעות חוויה סוחפת. בעוד שפיתוח מערכות עצביות נחקרו, ספירו אמר שלא ברמה המשולבת הזו של רזולוציה זמנית ומרחבית.
"בין חודשי ההריון הרביעי לחמישי, מספר הנוירונים במערכת העצבים פשוט מתפוצץ כמעט אקספוננציאלי וסינפסות נוצרות בקצב של כמיליון לשנייה במהלך הזמן הזה, שזה מספר מדהים כשחושבים שיש כמעט 100 טריליון סינפסות במוח אנושי בוגר", אמר. "אני אוהב לחשוב על זה כי יש בערך 100 מיליארד כוכבים בשביל החלב, ויש בערך הרבה נוירונים במוח."
הלר עבד לצד ספירו במשך כמה שנים, אפילו עקב אחריו מאוניברסיטת מערב וירג'יניה ל-USF ב-2019, כדי שיוכל להמשיך ללמוד את הגישה הבינתחומית והשיתופית של ספירו למחקר. כעת, סמוך לסיום הלימודים, עבודת הגמר של הלר מתמקדת במידה רבה בפרויקט זה.
"ברמה התאית, הביטויים הפיזיים של הפרעות אלו נגרמים על ידי ליקויים התפתחותיים בקישוריות המוחית", אמר הלר. "מנקודת מבט קלינית, קשה לחקור טיפולים להפרעות אלה ללא הבנה טובה יותר של האופן שבו המוח מתפתח בתנאים נורמליים, ומביא לטיפול בסימפטומים במקום לשאוף לריפוי גלובלי".
במהלך חמש השנים הבאות, המטרה שלהם היא להצביע על האותות המניעים את ההיווצרות המדויקת של מערכת עצבים מסוימת זו – פרט חסר שברגע שהובן, יגלה כיצד היווצרות פועלת במעגלים עצביים אחרים. במקרה של פציעה במוח בוגר, מידע זה יעזור לארגן מחדש ואולי לחבר מחדש נוירונים כדי לעזור למטופל להתאושש באמצעות ניתוח ואפשרויות טיפול אחרות.
"אני מוקסם לחלוטין ממה שקורה בשלב זה של התפתחות במוח וכיצד המוח מכוון את היווצרותו שלו – זה מספיק בשבילי כדי לקום בבוקר ולבוא לעשות את העבודה שלנו", אמר ספירו.
