Zobrazowali aktywność miliona mysich neuronów. Pomogła nowa technika

Z artykułu opublikowanego na łamach Nature Methods wynika, że naukowcom udało się opracować technikę mikroskopową, która umożliwia wykonywanie szczegółowych zdjęć ukazujących aktywność ogromnej liczby komórek mózgowych w wysokiej rozdzielczości.

Zrozumienie natury gęsto połączonej sieci mózgowej wymaga opracowania nowych technik obrazowania, które mogą uchwycić aktywność neuronów w rozległych, oddzielonych od siebie regionach mózgu z dużą prędkością i rozdzielczością pojedynczej komórki. Mikroskopia świetlnych koralików pozwoli nam badać biologiczne zagadnienia w sposób, który wcześniej nie był możliwy.

Alipasha Vaziri, The Rockefeller University

Czytaj też: Ludzki mózg napędza sieci neuronowe, choć nie dosłownie

W tym przypadku obiektami badań były myszy, a dokładniej mówiąc, neurony znajdujące się w ich mózgach. Wszystkie zwierzęta, wliczając w to ludzi, polegają na reakcjach zależnych od sensorycznych, motorycznych i wizualnych regionów mózgu. Komórki pochodzące z kory mózgowej koordynują cały ten proces za sprawą aktywności neuronów. Nic więc dziwnego, że naukowcy próbują skorzystać z technologii mikroskopowych do lepszego zrozumienia zachowania tych komórek.

Aktywność neuronów jest często monitorowana z użyciem mikroskopii dwufotonowej

Dość powszechnie jest stosowana tzw. mikroskopia dwufotonowa. Ma ona jednak co najmniej jedno podstawowe ograniczenie: neurobiolodzy muszą rejestrować jednoczesne interakcje pomiędzy sensorycznymi, motorycznymi i wizualnymi regionami mózgu. Jest to wykonalne, ale powoduje, że obrazy tracą na rozdzielczości, a wykonywane operacje – na szybkości.

Mikroskopia świetlnych koralików wydaje się rozwiązywać ten problem. Jest to możliwe dzięki wyeliminowaniu swego rodzaju okienek pomiędzy kolejnymi impulsami lasera. W trakcie ich trwania nie jest rejestrowana żadna aktywność neuronalna, co wiąże się ze stratą czasu. Co więcej, pojedynczy impuls jest rozdzielany na 30 mniejszych, które wchodzą w głąb mózgu na 30 różnych długościach. Ich fluorescencja jest przy tym taka sama, bez względu na umiejscowienie.

Czytaj też: Zapłodnienie generuje mikroskopijne fajerwerki. Zobaczcie, jak cynk wpływa na ten proces

Metoda jest zaprojektowana tak, by możliwe było obserwowanie w tym samym czasie dwóch różnych rejonów mózgu. Łącząc opisywaną technikę z platformą mikroskopową, która pozwala na optyczny dostęp do dużej objętości mózgu, naukowcy po raz pierwszy w historii zarejestrowali aktywność ponad miliona neuronów w całej korze mózgowej myszy. Jak przyznaje Vaziri, opracowana przez jego zespół metoda ma nie zastąpić, lecz uzupełnić dotychczas stosowane.