Ученые впервые проследили за работой живых нервных клеток в мозге мыши



Немецкие биологи смогли проследить за работой живых нервных клеток в мозге мыши, приспособив для этих целей одну из новых методик наблюдения – микроскопию вынужденного ослабления изучения (STED), что позволило им изучить процесс формирования и распада мельчайших элементов нейронов – так называемых дендритовых шипиков.

Методику и свои предварительные выводы группа ученых под руководством Штефана Хелля (Stefan Hell) из Института биофизической химии общества имени Макса Планка в городе Геттинген (Германия) опубликовала в статье в журнале Science.

На сегодня существует множество способов наблюдать за работой мозга животных на уровне отдельных клеток, не вмешиваясь в их работу. Как правило, ученые встраивают в геном нейронов несколько генов, заставляющих их вырабатывать белки, которые светятся при облучении лазером. Как правило, разрешающая способность этих методов наблюдения ограничена половиной длины волны видимого света – 200–300 нанометров.

Хелль и его коллеги использовали относительно новую методику – STED-микроскопию, которая позволяет в теории достичь сверхвысокой разрешающей способности – 5–6 нанометров. Такой способ является логическим продолжением «обычной» люминесцентной микроскопии. Согласно этому методу, клетки облучаются лазером не один, а два раза.

Как объясняют ученые, первичный импульс излучения возбуждает молекулы светящегося вещества в самой клетке и в окружающем пространстве. Затем края светового пятна обрабатываются другим импульсом излучения, который вынуждает белковые цепочки «сбросить» фотоны и прекратить излучение. Такой прием позволяет обойти ограничения, которые накладываются длиной волны света: на финальном изображении остаются подсвеченными только «нужные» фрагменты картинки.

По словам исследователей, это позволило им достичь самой высокой на сегодня разрешающей способности – 70 нанометров на пиксель. Для проверки изобретения ученые проследили за активностью нейронов в теменной доле мозга мыши, где находится центры осязания и пространственной ориентации.

В своем эксперименте биологи использовали шесть лабораторных мышей, нейроны которых выделяли белок желтой флуоресценции. Для наблюдения за работой мозга они усыпили грызунов, просверлили отверстие в черепных коробках и поместили их в экспериментальный микроскоп.

Высокое разрешение позволило ученым рассмотреть дендритовые шипики и другие мельчайшие элементы нейронов. Наблюдения показали, что

шипики не обладают постоянной структурой и регулярно меняют свою форму, вырастают или исчезают в течение нескольких минут или получаса.

Ученые полагают, что их методика может быть использована для наблюдения за работой нейронов в мозге молодых грызунов или для изучения последствий болезни Альцгеймера и других нейродегенеративных заболеваний.

Источник

«Научные истины всегда парадоксальны, если судить на основании повседневного опыта, который улавливает лишь обманчивую видимость вещей»

Карл Маркс

Научный подход на Google Play

Файлы

Возвращение времени. От античной космогонии к космологии будущего

Происхождение власти, процветания и нищеты

Наука о живом

Синергетика и прогнозы будущего