Новости

Ученые могут увидеть, как мозговые клетки общаются между собой, «включив свет».

В мозгу человека есть такие клетки, которые распознаются в очень специфических местах, и это их основная работа. Эти клетки, называемые местными, находятся в области под названием гиппокамп, за вашим виском. В то время как эти клетки должны направлять информацию от соседних клеток, чтобы те делали свою работу, до сих пор никто не смог точно определить, какие из нервных клеток, или нейронов, работая с местными клетками, обрабатывают их код. Нейроны бывают различных типов, и у каждого из них есть свои специализированные функции. Некоторые работают на краях и границах, другие в определенных местах, третьи действуют как компас и реагируют на то, по какому пути вы собираетесь следовать.

Исследователи из Института Кавли для систем «Neuroscience» в Норвежском университете науки и технологии объединили целый ряд передовых технологий, которые позволяют им определить, какие нейроны общаются друг с другом в разное время в крысином мозгу. Результаты исследования опубликованы 5 апреля в журнале «Наука».

«Мозг крысы размером с ягоду винограда. Внутри него находится около пятидесяти миллионов нейронов, которые связаны вместе примерно на ошеломляющие 450 миллиардов мест (примерно)», объясняет профессор Эдвард Мозер, директор Института Кавли. «Внутри этого мозга, размером с виноградинку, с каждой стороны имеются области, по размеру меньше, чем виноградные косточки, где, как мы знаем, располагаются память и ощущение местности. Здесь же мы находим нейроны, которые реагируют на местные клетки. Но откуда же местные клетки черпают информацию?

«Это как взять спагетти…»

Проблема в том, конечно, что исследователи не могут просто разрезать мозг крысы, чтобы увидеть, какие клетки контактировали друг с другом. Это было бы равносильно тому, чтобы взять огромную кучу приготовленных спагетти, разрезать их, а потом попытаться догадаться, как они были скреплены. Такая работа требует использования совершенно другого набора нейронов, который появляется, когда «выключатель» вступает в игру. Нейроны имеют много сходств с электрическими кабелями, когда они посылают сигналы друг другу. Они посылают электрический ток в одном направлении — от «тела» нейрона и вниз на длину руки, к аксону, который идет к другим нервным клеткам. Таким образом, местные клетки получают небольшие электрические сигналы от целых серий клеток.

Так какую же роль играют выключатели?

«Перво-наперво мы дали этим клеткам безвредную вирусную инфекцию," говорит Мозер. «Мы разработали уникальный вирус, который не вызывает заболевания, но выступает в качестве пути для доставки генов в специфические клетки. Вирус лезет в нейроны, ползет к ядру клетки, и использует собственный „завод нервных клеток“, чтобы сделать генетические рецепт, которым мы наградили вирус.»

Генетический рецепт, как выключатель, включает клетки. Наши глаза на самом деле содержат такой же биологический выключатель, который позволяет нам видеть. Вирусная инфекция преобразует нейроны, которые ранее существовали только в темноте, в глубине мозга, а теперь чувствительны к свету. Затем исследователи помещали оптические волокона в мозг крысы для передачи света к различным неизвестным клеткам, которые сейчас были выключатели света в них. Они также имплантировали тонкие микроэлектроды вниз между клетками, чтобы они могли обнаружить сигналы, передаваемые через аксоны каждый раз, когда свет от оптического волокна включался.

«Сейчас мы все настроили — выключатели, установленные в клетках вокруг местных клеток, лампа и способ записи активности», сказал Мозер. Затем исследователи включили и выключили свет больше тысячи раз у своих лабораторных партнеров, и в это время они отслеживали и записывали активность сотен отдельных клеток, размера с виноградинки, в мозгу крысы.

Исследователи совершили эти открытия в то время как крысы бегали в квадрате метр на метр, собирая угощения. Как только крысы исследовали коробку и обнаружили угощения, исследователи смогли обнаружить, какие клетки передавали информацию в местные клетки, когда мозг создал карту, где были крысы. Когда исследователи собрали всю информацию вместе, они пришли к выводу, что существует целый ряд различных специализированных клеток, которые вместе обеспечивают местным клеткам их информацию.

GPS мозга — его чувство места — создан головными сигналами пограничных клеток, которые не могут создавать местные точки и ячейки сетки. Таким образом, местные клетки получают и информацию об окружении крыс и достопримечательностях, а так же постоянно обновляют свое собственное движение, которое является фактически независимым от сенсорного ввода. «Есть одна тайна — это роль клеток, которые не являются частью этой игры. Они посылают сигналы, но чем же они занимаются на самом деле? Нам так же непонятно, как клетки в гиппокампусе могут отсортировывать различные сигналы, которые они получают. Слушают ли они всех клетки с одинаковой эффективностью все время, или они тратят свое время только на нужные клетки?»


ВКонтакт Facebook Google Plus Одноклассники Twitter Яндекс Livejournal Liveinternet Mail.Ru