Нова техника прави мозъка на мишката (непрозрачен, вляво) изцяло прозрачен (вдясно) за по-лесно изобразяване. Изображение на Kwanghun Chung и Karl Deisseroth, Медицински институт Хауърд Хюз / Станфордския университет
Човешкият мозък е един от най-сложните обекти в известната вселена. Опакована в едва 3 килограма плът (средно) е сбор от приблизително 86 милиарда взаимосвързани неврони, образуващи безброй сложни мрежи, които съставляват същността на вашата личност.
Съхраненият мозък на маса за изследване обаче не предава нищо от тази сложност: Той изглежда повече или по-малко като купчина сиво месо, защото не можем да видим през мембраните на външните клетки, за да видим отделните неврони вътре.
Този проблем е мотивацията за нова техника, разработена от екип на Станфорд, водена от Кванхун Чунг и Карл Дейсерот, за да направи запазените мозъци изцяло прозрачни за светлина. По този начин и след това използвайки специализирани химически маркери, които се прикрепят към определени видове клетки, те създадоха начин да видят цели мозъци във целия им сложен, взаимосвързан блясък. Подобна сложност лесно се наблюдава в изображението на мозъка на мишката по-долу, в което някои видове неврони са белязани с цветно-цветно оцветяване:
Прозрачен миши мозък, инжектиран със зелено багрило, който се прикрепя към клетките на невроните. Изображение на Kwanghun Chung и Karl Deisseroth, Медицински институт Хауърд Хюз / Станфордския университет
Учените казват, че тяхната техника, която беше обявена в публикация днес в Nature, работи за запазени човешки мозъци, както и за тези на мишки, и може да се прилага и за много други видове органи. Методът се възползва от факта, че цветът на органите - и следователно причината те не са ясни - се дължи изцяло на мастните молекули, които съставляват мембраната на всяка клетка.
В жив мозък тези молекули запазват структурната цялост на органа. Но в запазен мозък те затъмняват вътрешната структура от поглед. За да разрешат този проблем, изследователите напълниха експерименталните миши мозъци с хидрогели - които се свързват с функционалните елементи на клетките (протеини и ДНК), но не и с мастните молекули - и образуват желеобразна мрежа, която запазва първоначалната структура. След това те изчистиха мастните молекули с детергент, като направиха органа напълно прозрачен.
Създаването на напълно непокътнат, прозрачен мозък на мишката (както е показано на изображението отгоре) създава всякакви интересни възможности за изображения. С изчерпването на мастните молекули елементите от експериментален или клиничен интерес (например, невронови мрежи или гени) вече не са затъмнени от клетъчните мембрани. (По същия начин зебрабите с прозрачните си ембриони се използват широко в много области на биологичните изследвания.)
За да видят ясно аспектите, изследователите добавиха цветни химически маркери, които специално се прикрепят към определени видове молекули. След като това е направено, учените могат да ги изследват с конвенционален светлинен микроскоп или да комбинират множество изображения от цифрови микроскопи, за да създадат 3-D изобразяване.
Като доказателство за концепцията, в допълнение към мозъка на мишката, изследователският екип извърши процедурата върху малки парчета мозък на починал аутистичен човек, които се съхраняваха в продължение на 6 години. Със специализирани химически маркери те успяха да проследят отделни неврони върху големи слоеве тъкан. Те са открили и нетипични невронни структури, подобни на стълба, които също са наблюдавани в мозъка на животни със симптоми, подобни на аутизъм.
Този вид подробен анализ преди това е бил възможен само чрез усърдно изследване на мънички филийки с микроскоп, за да се направи пълна триизмерна картина. Но сега взаимовръзките между различни части на мозъка могат да се видят на по-широко ниво.
Фактът, че техниката работи върху всякакъв вид тъкани, би могъл да отвори много нови пътища на изследване: анализ на сигналните пътища на даден орган, клинична диагноза на заболяване в биопсична проба и, разбира се, по-подробно изследване на невроновите връзки и мрежи, които изграждат човешкия мозък. За повече, гледайте видеото по-долу, с любезното съдействие на Nature Video :
