Зарубежным нейробиологам удалось разработать способ наблюдения за работой мозга в настоящем времени и, что не менее важно, с точностью до отдельных клеток. Но пока лишь на небольших аквариумных рыбах и охватывая примерно 80% мозга.
Эксперты рубрики «Новости науки» издания «Биржевой лидер» решили более детально исследовать новое открытие ученых и его значения для всего человечества.
Мозг теперь рассекречен
То, что сегодня описывают ученые на страницах журнала Nature Methods, еще 10 лет назад считали нереальным. Видеозаписи, представленные также в Nature News, кажутся невероятной фантастикой или же отличной компьютерной графикой с точным моделированием работы всей нервной системы. Но это никак не моделирование и не работа мастеров по спецэффектам. Это поистине реальная съемка мозга живой рыбы, в котором насчитывается сто тысяч нейронов и который был просканирован специальным микроскопом для того, чтобы получить не плоское, а трехмерное изображение.
Использованный микроскоп был оснащен приставкой, формирующей световую плоскость, тонкий световой пучок. Эта плоскость и сканирует весь мозг, а сама камера последовательно и медленно снимает один слой за другим, потому что мозг молодых рыбок известных как данио рерио фактически является прозрачным. Точная механика и производительная камера позволяют тратить всего лишь на 1 проход сканера 1,3 сек., так что сам видеоролик получается если не отснятым в реальном времени, то, что не менее важно, с недоступным до этого временным разрешением.
Подобного рода технологии достаточно активно развивались несколько десятилетий и вот конечный результат - физиологи получили возможность рассматривать сам мозг целиком и, к тому же, при этом видеть отдельные нейроны. Ф. Келлер, который является специалистом по микроскопии в институте Г. Хьюджаса в штате Вирджиния, США, говорит, что теперь ученые могут видеть всю картинку без какой-либо потери в качестве. Его коллега, Р. Юст - нейробиолог из университета Колумбии в городе Нью-Йорк, добавляет что сама идея отследить непрерывную работу каждого из нейронов в мозге животного сегодня больше не кажется какой-то безумной.
Простой краситель творит чудеса
Однако мало только уметь снять трехмерное видео с клеточным разрешением. Клетки, которые именно в настоящий момент выдают всевозможные нервные импульсы, особенно ничем не отличаются от тех же нейронов в состоянии абсолютного покоя. В распоряжении зарубежных ученых, конечно же, имеются специальные красители, которые меняют цвет в ответ на поступающие электрические сигналы, хотя технически невозможно пропитать ими такой живой мозг - но ведь на видео четко видны эффектные вспышки! Такую проблему решить помогли опытные специалисты из сферы генной инженерии, которые всего лишь вставили в ДНК исследованных животных дополнительный ген синтеза красителя и также прибавили еще одну комбинацию генов, которая обеспечивает данный синтез не во всех подряд клетках, а исключительно в данных нейронах.
Клетки сами синтезируют краситель, который непременно флуоресцирует при прохождении через клетку данного нервного импульса. Благодаря этому ученые могут видеть не просто нейроны, а активные нейроны, что является неоценимой возможностью для более глубокого исследования всей работы мозга. Видеоматериал с одного только часового эксперимента занимает примерно терабайт и сама обработка результатов- отдельная сложная задача - но тут уже надежда на непрекращающийся прогресс в области современных компьютерных технологий.
Тщательное изучение существующих в мозге разного рода функциональных цепей и их непрерывной работы позволит современным ученым выяснить их главную роль в формировании самого поведения всевозможных живых существ, в ответных реакциях на поступающие внешние раздражители, в самом формировании существующего сенсорного восприятия и много других загадок и тайн, связанных непосредственно с функционированием мозга как примитивных, так и более сложных живых существ.
В феврале этого года опубликованы были результаты иного исследования на мозге, в котором также использовали рыбок данио-рерио. Тогда ученые сумели отследить активность в разных областях мозга малька во время охоты.
