Штрих-коды головного мозга

Новые методики позволяют ученым картировать  орган в беспрецедентно мельчайших деталях.

Нейробиологи много знают о том, как работают отдельные нейроны, но практически ничего не знают о том, как большинство из них взаимодействует между собой и продуцируют мысли, чувства и поведение.

Им требуется принципиальная схема взаимодействия нейронов мозга- известного как коннектом или полное описание структуры связей в нервной системе организма- чтобы идентифицировать  нейронные контуры, лежащие в основе функций органов.

В настоящее время исследователи лаборатории Колд Спринг Харбор и их коллеги разработали инновационную методику картирования головного мозга и  применяли  ее в течение трех недель для отслеживания точек соприкосновения (сцеплений), отходящих  от примерно от 600 нейронов в визуальной области мозга мыши.

Эта методика могла бы когда-нибудь  быть использована для понимания нарушений в мыслительном процессе, применяя атипичную схему « мозговой проводки» (взаимодействия нейронов мозга) для таких заболеваний как аутизм или шизофрения.

Методика работает следующим образом: метятся клетки с генетическими «штрих- кодами». Исследователи инъецируют вирусы в головной мозг мышей; вирусы побуждают клетки производить в произвольной последовательности обозначенными 30 буквами секвенирование РНК (состоящий из нуклеотидов под шифром G, A, U и C). Клетки вырабатывают  протеин, который соединяется со штрих- кодами РНК и охватывает их по всей длине каждого выходящего отростка нейрона или аксона.

 На следующем этапе ученые вскрыли головной мозг мышей  в исследуемых областях и секвенировали  клетки каждой области, что позволили им установить, который из помеченных нейронов присоединен к какой области.

Ученые установили, что нейроны основной зрительной зоны коры головного мозга мыши , как правило, посылают сигналы на выходе  для многократного усиления  других зрительных участков мозга.

Исследователи также обнаружили, что большинство клеток подразделяется на 6 четко обозначенных групп, базирующихся на каждой зрительной области, – и какое количество из них-, и как они соединяются между собой.

Этот открытие предполагает, что имеются подтипы нейронов в основной зрительной коре головного мозга мыши, которые выполняют разные функции.

«В виду того, что у нас так много нейронов, мы можем сделать статистический анализ и начать понимать паттерны, которые мы обнаруживаем»,- говорит Джастас Кебшул (Justus Kebschul), специалист  лаборатории Колд Спринг Харбор, один из авторов исследования, которое было опубликовано в апреле в журнале Природа (Nature).

Штрих-код метод является шагом вперед  для картографии полного описания структуры связей в нервной системе организма (коннектом). Только лишь с 30 нуклеотидами, исследователь может создать более уникальное секвенирование  чем то, которое производят нейроны головного мозга, - говорит нейробиолог Ботонд Роска (Botond Roska) института молекулярной и клинической офтальмологии города Базель, Швейцария. кто не участвовал в исследовании: «Я предсказываю, что как только эта технология будет окончательно доработана, мы получим ключ для анализа плотности нейронных связей.»