سائنسدانوں نے ابھی تک بندر کارٹیکس کے سب سے مکمل نقشے کی نقاب کشائی کی۔

چینی سائنس دانوں کی سربراہی میں ایک بین الاقوامی ٹیم نے ابھی تک میکاک بندر کارٹیکس کا سب سے مکمل اٹلس بنایا ہے۔ دماغ کی سب سے بیرونی تہہ، پرانتستا ہمارے بہت سے قیمتی علمی افعال کو رکھتی ہے: استدلال کرنے، فیصلے کرنے، اور پرواز کے دوران بدلتے ہوئے ماحول کو اپنانے کی صلاحیت۔

دوسرے جانوروں کے مقابلے میں، پریمیٹ - بشمول انسانوں میں - بڑے پیمانے پر پھیلے ہوئے پرانتستا کے ہوتے ہیں۔ سائنس دانوں نے طویل عرصے سے سوچا ہے کہ یہ ارتقائی نرالا وہ چیز ہے جو ہمارے دماغوں کو پیچیدہ حسابات کو منظم کرنے کی صلاحیت فراہم کرتی ہے۔

لیکن کس طرح؟

یہ راز پرانتستا کے کئی خلیوں کی اقسام میں پوشیدہ ہو سکتا ہے اور وہ کیسے منظم ہوتے ہیں۔ حیاتیات میں ایک کلیدی تھیم ہے "ڈھانچہ کام کا تعین کرتا ہے۔" شروع سے کمپیوٹر بنانے کی طرح، ہر جزو اور اس کی جگہ کا تعین اور وائرنگ کارکردگی کو بدل سکتی ہے۔

بندر کے پرانتستا میں ہر خلیے کے عین مطابق مقام کی فہرست بنانے سے ان اصولوں کو ڈی کوڈ کرنے اور شاید ڈیجیٹل طور پر دوبارہ تخلیق کرنے میں مدد مل سکتی ہے جو پرائمیٹ کورٹیکس کو ایک کمپیوٹیشنل پاور ہاؤس بناتے ہیں۔

مطالعہ، شائع in سیلدماغ کی نقشہ سازی کے لیے نسبتاً نئے ٹول میں بھی ٹیپ کیا گیا۔ بلایا سٹیریو سیک، ٹیکنالوجی جینیاتی معلومات - ٹرانسکرپٹوم - کو ایک ساتھ ایک سے زیادہ خلیوں سے نکالتی ہے، ہر خلیے کی پوزیشن میں ایک نئی ڈیٹا پرت کا اضافہ کرتی ہے۔

ٹیم نے تقریباً 500 جینز کی سرگرمی کو ریکارڈ کرکے ہر سیل کے لیے مالیکیولر فنگر پرنٹ بنایا۔ پھر، AI کی بھاری خوراک کی بدولت، انہوں نے 1.5 خطوں کے تقریباً 143 ملین خلیوں کو الگ الگ سیل اقسام میں تقسیم کیا اور پرانتستا میں ان کے مقام کا نقشہ بنایا۔

پروجیکٹ نے پہلے ہی کچھ بصیرت حاصل کی ہے۔ دماغ کے خلیے گروہوں میں کام کرتے ہیں۔ کچھ قسمیں کچھ دوسرے خلیوں کی کمپنی کو ترجیح دیتی ہیں، یہ تجویز کرتی ہیں کہ وہ مقامی عصبی نیٹ ورک بناتے ہیں۔ نیوران جو دماغ کی مجموعی سرگرمی کو بڑھاتے یا نم کرتے ہیں ان میں بھی ترجیحی دھبے ہوتے ہیں، ان کی تعداد کارٹیکل خطوں اور گہرائی کے درمیان بدل جاتی ہے۔

اس کے علاوہ، جب ماؤس کے دماغ کے اٹلس سے موازنہ کیا جائے تو، نئے نقشے میں پرائمیٹ کے لیے مخصوص سیل کی کئی قسمیں ملیں جو پرانتستا کی ایک پرت میں اکٹھے ہیں۔

"دماغ کی خلیات کی ساخت اور اس کی مقامی تقسیم دماغی سائنس کے بنیادی مسائل ہیں، اور اس کی اہمیت انسانی جینوم کی ترتیب سے دریافت ہونے والے ڈی این اے کی بنیاد کی ترتیب کی طرح ہے۔" نے کہا چائنیز اکیڈمی آف سائنسز میں مطالعہ کے مصنف ڈاکٹر چینگیو لی۔ میکاک دماغی پرانتستا ہماری طرح ہے، اور یہ مطالعہ اپنی نوعیت کا سب سے مکمل نقشہ پیش کرتا ہے۔

ایک خفیہ اعصابی کیک

پرانتستا ایک وسیع چھ پرتوں والا ڈھانچہ ہے جس میں مختلف قسم کے نیوران اور دیگر دماغی خلیات ہیں۔

نیوران عام طور پر شو کا ستارہ ہوتے ہیں: یہ برقی طور پر متحرک خلیے معلومات پر کارروائی کرنے کے لیے عصبی نیٹ ورکس سے جڑ جاتے ہیں۔ دو اہم اقسام دماغ کی مجموعی سرگرمی کی سطح کو متوازن کرنے میں مدد کرتی ہیں۔ Glutamatergic خلیات حوصلہ افزا ہیں، دماغ کے حساب کو بڑھاتے ہیں۔ GABAergic خلیات روکتے ہیں، نیٹ ورک کی سرگرمی کو کم کرتے ہیں۔

غیر عصبی خلیے تصویر کو مکمل کرتے ہیں۔ کچھ دماغ کو انفیکشن سے بچانے میں مدد کرتے ہیں۔ دوسرے نیورل میٹابولزم کو سپورٹ کرتے ہیں اور سالماتی فضلہ کو صاف کرتے ہیں۔ وہ ضمنی کردار نہیں ہیں: حالیہ مطالعات سے پتہ چلتا ہے کہ وہ ابتدائی نشوونما میں عصبی نیٹ ورکس کی تشکیل میں اور الزائمر جیسے نیوروڈیجینریٹو عوارض سے لڑنے میں اہم کردار ادا کرتے ہیں۔

نیا مطالعہ بنیادی طور پر دماغ کے ان خلیوں پر مرکوز تھا۔

سلائسنگ اور ڈائسنگ

ٹیم نے تین بالغ نر مکاک بندروں کے دماغوں کا تجزیہ کیا۔ چھ ارب سے زیادہ خلیات کے ساتھ، ان کے دماغ ارتقائی طور پر ہمارے قریب ہیں۔

شروع کرنے کے لیے، ٹیم نے کئی ماہر کٹوتیوں کے ساتھ دماغ کو آگے سے پیچھے تک احتیاط سے کاٹا۔ ایک، تقریباً پرنٹر کاغذ کی موٹائی، ہر سیل کے جینیاتی پروفائل کو ترتیب دینے کے لیے استعمال کیا جاتا تھا۔

مقامی سالمیت کو برقرار رکھنے کے لیے موٹے بلاکس سے ملحق دیگر سلائسیں اور بھی پتلی تھیں۔ ان میں سے آدھے حصے میں، ٹیم نے ایک چمکتا ہوا سیاہ رنگ شامل کیا جو نیوران کے باہر ڈاٹنگ والے پروٹینوں کو پکڑتا ہے۔ یہ قدم پرانتستا میں مختلف جسمانی مقامات کی نشاندہی کرنا آسان بناتا ہے۔

انتہائی پتلی سلائسوں کے دوسرے بیچ میں نئے سٹیریو سیک ٹول کے ذریعے ان کا جینیاتی ڈیٹا نکالا گیا تھا۔ ڈیجیٹل کیمرے کی طرح کام کرنے والے اس قدم کے بارے میں سوچیں، لیکن یہ پکسلز کو کیپچر کرنے کے بجائے، میسنجر آر این اے (ایم آر این اے) کی شکل میں ہر سیل سے جین ایکسپریشن ڈیٹا حاصل کرتا ہے۔ نتیجے میں "ٹرانسکرپٹوم" کسی بھی وقت کسی بھی خلیے کے لیے تمام فعال جینز کا سنیپ شاٹ ہے۔

یہاں کا مقصد ہر سیل کے جسمانی مقام کے بارے میں معلومات کو برقرار رکھتے ہوئے ہر سیل کے ٹرانسکرپٹوم کی تصویر بنانا ہے۔ کیمرہ سینسر کی طرح، یہ عمل تقریباً دو ڈاک ٹکٹوں کے سائز کے سلکان چپ سے شروع ہوتا ہے۔ نئی ڈیزائن کردہ چپ میں پچھلی تکرار سے کہیں زیادہ وسیع فیلڈ ہے — جیسے کہ پینورامک موڈ پر ایک فون — جس سے دماغ کے بڑے علاقوں کو اسکین کرنا آسان ہو جاتا ہے۔

ایم آر این اے پر قبضہ کرنے کے لیے ہر چپ پر ڈی این اے نینو بالز کی 2D صفیں ہیں۔ سیل کی جھلیوں کو رنگوں سے داغ دیا گیا تھا تاکہ ٹیم کو اس کے میزبان سے ٹرانسکرپٹوم فنگر پرنٹ سے میچ کرنے میں مدد ملے۔

متعدد AI الگورتھم کا استعمال کرتے ہوئے، ٹیم نے ان تمام ڈیٹاسیٹس کو دنیا کے پہلے تین جہتی، میکاک کورٹیکس کے سنگل سیل اٹلس میں میش کیا۔ ہر خلیے کی قسم نقشے میں تفصیلی ہے، تین سطحی درجہ بندی کے ساتھ جو یہ واضح کرتی ہے کہ خلیے پرانتستا کے ذریعے کیسے مختلف ہوتے ہیں۔

مثال کے طور پر، پرانتستا میں دو اور تین تہوں میں ایک قسم کا حوصلہ افزا نیوران دماغ میں تناؤ کے سگنلنگ کے لیے ایک "ماسٹر ریگولیٹر" جین کا اظہار کرتا ہے۔ دماغ کے تینوں اہم خلیے—گلوٹامیٹ، جی اے بی اے، اور نان نیورون خلیے— پرانتستا کے ساختی درجہ بندی کے ساتھ جڑے ہوئے ہیں، اس کے خطوں اور گہرائیوں میں کچھ زیادہ مقدار کے ساتھ۔

ارتقاء کے لیے ایک وسیلہ

پریمیٹ میں پرانتستا بہت زیادہ پھیلتا ہے اور اسے اکثر اعلی ادراک کی نشست کے طور پر دیکھا جاتا ہے۔ ایک اور تجزیے میں، ٹیم نے بندر کے دماغ کے نقشے کا موجودہ سے موازنہ کیا۔ ماؤس اور انسانی پریمیٹ کے لیے مخصوص سیل کی نئی اقسام کو کھودنے کے لیے اٹلس۔

ٹیسٹ نے پریمیٹ پرانتستا کی چوتھی پرت میں حوصلہ افزائی خلیوں کے ایک گروپ کی نشاندہی کی جو چوہوں میں غائب ہیں۔ خلیات دماغ کے اگلے حصے میں بہت زیادہ مرتکز تھے - ایک ایسا علاقہ جو اعلی ادراک کی حمایت کرتا ہے - اس سے پہلے زبان، دماغ کی نشوونما اور آٹزم سے منسلک جینز کے ساتھ۔

ٹیم نے وسائل کو کسی کے لیے مفت بنایا۔ یہ پرانے سوال سے نمٹنے کے لیے اعداد و شمار کا ایک کورنوکوپیا فراہم کرتا ہے کہ ڈھانچہ کس طرح ذہانت کا باعث بنتا ہے — اور کب، کیوں، اور ہمارے دماغ اعصابی امراض میں کیسے ہکلاتے ہیں۔ ڈاکٹر Xun Xu نے کہا کہ نتائج "دماغی سائنس کے میدان میں کامیابیوں کو فروغ دے سکتے ہیں، جیسے دماغ سے متاثر ذہانت اور دماغی کمپیوٹر انٹرفیس میں۔"

تمام ڈیٹاسیٹ اوپن سورس ہے۔ اس کے ساتھ کھیلیں یہاں.

تصویری کریڈٹ: Macaque Spatial Transscriptomics Atlas / بی جی آئی

• SEO سے چلنے والا مواد اور PR کی تقسیم۔ آج ہی بڑھا دیں۔
• پلیٹو ڈیٹا ڈاٹ نیٹ ورک ورٹیکل جنریٹو اے آئی۔ اپنے آپ کو بااختیار بنائیں۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• پلیٹوآئ اسٹریم۔ ویب 3 انٹیلی جنس۔ علم میں اضافہ۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• پلیٹو ای ایس جی۔ آٹوموٹو / ای وی، کاربن، کلین ٹیک، توانائی ، ماحولیات، شمسی، ویسٹ مینجمنٹ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• بلاک آفسیٹس۔ ماحولیاتی آفسیٹ ملکیت کو جدید بنانا۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• ماخذ: https://singularityhub.com/2023/07/14/scientists-just-unveiled-the-most-complete-brain-map-of-the-monkey-cortex/