«Замри-и-заморозь»: новый метод наблюдения за клетками мозга

Метод сверхбыстрого замораживания помог ученым увидеть, как контакты между нейронами в живом мозге сбиваются с ритма при болезни Паркинсона.

Ученые из Медицинского центра Джонса Хопкинса использовали технологию «заморозки», чтобы рассмотреть микроскопические контакты между нейронами, через которые проходит вся передача сигналов в живой мозговой ткани мышей и людей. Из-за их скорости увидеть такие события напрямую раньше почти не удавалось, но новая техника дает возможность «схватить» ключевые моменты в доли секунды и изучать их под электронным микроскопом.

Метод основан на сверхбыстром замораживании. Мозговую ткань стимулируют электрическим импульсом и сразу охлаждают, чтобы получить точный снимок происходящего. В исследовании, опубликованном в журнале Neuron, этот метод применили к мозгу мышей и образцам коры человека, полученным во время операций по лечению эпилепсии. Такой материал позволяет увидеть реальные процессы.

Образец ткани мозга после операции. Его быстро заморозили (через 100 мс после воздействия), чтобы рассмотреть мельчайшие детали клеток. Линейка внизу показывает масштаб — 100 нм

Источник: Медицинский центр Джонса Хопкинса

Главным объектом наблюдения стали синаптические везикулы, крошечные пузырьки, в которых хранится «химия» сигналов. Они сливаются с мембраной, выделяют содержимое и почти сразу же возвращаются в начальное состояние. Этот круговорот обеспечивает стабильную передачу импульсов. Сбоев в нем достаточно, чтобы нарушить связь между нейронами, и такие нарушения связывают со спорадическими, ненаследственными формами болезни Паркинсона — а именно они составляют большинство случаев заболевания.

Комбинация стимуляции и мгновенного охлаждения позволила проследить путь везикул от момента выброса сигнала до повторной «перезагрузки». В образцах мышей и человека ученые обнаружили белок Dynamin1xA — важный элемент сверхбыстрого эндоцитоза, механизма, который возвращает везикулы в рабочий цикл. Его присутствие в ткани разных видов говорит о том, что ключевые принципы работы сигналов едины и для человеческого мозга.

Такая визуализация дает шанс понять, на каком этапе при болезни Паркинсона нарушается передача сигналов. На следующем этапе ученые применят метод к образцам ткани пациентов, проходящих глубокую стимуляцию мозга, чтобы увидеть динамику везикул уже в условиях заболевания.

Ранее Наука Mail рассказывала о том, что новая теория объяснила природу реальности.