Впервые, ученые почти одновременно смогли отслеживать 1 миллион нейронов в мозге мыши
Чтобы разгадать тайны того, как происходит обучение и память, ученые из Медицинского центра Джона Хопкинса создали систему, позволяющую отслеживать миллионы связей между клетками мозга у мышей. Результаты работы опубликованы в журнале eLife (https://elifesciences.org/articles/66809).
Пространство между клетками мозга невероятно крошечное. Оно меньше микрона – примерно десятая часть ширины человеческого волоса. Внутри этих соединений между нейронами проходит магистраль, по которой молекулы и белки – в основном натрий и кальций – передаются от одного нейрона к другому.
Когда нейротрансмиттеры проходят через синапс и «приземляются» на нейрон, они активируют AMPA-рецепторы глутамата – белка на поверхности нейрона. Эти рецепторы помогают нервным клеткам «общаться» друг с другом.
Пространство между клетками мозга невероятно крошечное. Оно меньше микрона – примерно десятая часть ширины человеческого волоса. Внутри этих соединений между нейронами проходит магистраль, по которой молекулы и белки – в основном натрий и кальций – передаются от одного нейрона к другому.
Когда нейротрансмиттеры проходят через синапс и «приземляются» на нейрон, они активируют AMPA-рецепторы глутамата – белка на поверхности нейрона. Эти рецепторы помогают нервным клеткам «общаться» друг с другом.
Чтобы изучить, как работают синапсы, ученые обычно культивируют образцы нейроны в лаборатории. Там они исследуют подмножества клеток из различных отделов мозга. Но увидеть синапсы всего мозга в таким условиях не удавалось.
Исследователи никогда не думали, что смогут увидеть активность мозга в таком масштабе. Ученые сравнивают прошлые опыты по наблюдению за клетками мозга с тем, как видеть в ночном небе звёзды невооруженным глазом и пытаться таким образом изучать их движение, состав и т. д..
В данной работе ученые отредактировали геном мышей, вставив ген GRIA1 в их ДНК. Тем самым они создали зеленую светящуюся метку на всех AMPA-рецепторах. Когда нейроны усиливают свои сигналы, они производят больше белков AMPA – и зеленый сигнал становится ярче. Поскольку AMPA-рецепторы очень распространены, исследователи смогли точно определить в мозге мыши почти все возбуждающие нейроны, которые с большей вероятностью будут посылать сигналы другим нейронам, а не блокировать их.
Исследователи никогда не думали, что смогут увидеть активность мозга в таком масштабе. Ученые сравнивают прошлые опыты по наблюдению за клетками мозга с тем, как видеть в ночном небе звёзды невооруженным глазом и пытаться таким образом изучать их движение, состав и т. д..
В данной работе ученые отредактировали геном мышей, вставив ген GRIA1 в их ДНК. Тем самым они создали зеленую светящуюся метку на всех AMPA-рецепторах. Когда нейроны усиливают свои сигналы, они производят больше белков AMPA – и зеленый сигнал становится ярче. Поскольку AMPA-рецепторы очень распространены, исследователи смогли точно определить в мозге мыши почти все возбуждающие нейроны, которые с большей вероятностью будут посылать сигналы другим нейронам, а не блокировать их.
Затем исследователи подергивали усы у каждой мыши - вбириссы, – очень чувствительный орган, к которому подходит множество нервных окончаний. Затем, ученые использовали микроскопы высокой мощности, чтобы отследить, какие синапсы засветятся зеленым в ответ на действия, и оценить яркость сигнала. Они обнаружили около 600 000 светящихся синапсов и свидетельства того, что яркость зеленого сигнала соответствует силе реакции AMPA-рецептора.
Исследователи также планируют использовать этот инструмент для изучения поведения, обучения и памяти других мышей, а также для изучения того, как синапсы изменяются при определенных условиях, таких как старение, болезнь Альцгеймера и аутизм.
Исследователи также планируют использовать этот инструмент для изучения поведения, обучения и памяти других мышей, а также для изучения того, как синапсы изменяются при определенных условиях, таких как старение, болезнь Альцгеймера и аутизм.