Чтобы понять, как происходит обучение и формируется память, ученые из Университета Джона Хопкинса (США) создали систему, позволяющую одновременно отслеживать миллионы связей между нейронами в мозге мышей, сообщает пресс-служба вуза. Результаты работы опубликованы в журнале eLife.
Пространство между клетками мозга невероятно крошечное. Оно меньше микрона – примерно десятая часть ширины человеческого волоса. Внутри этих соединений между нейронами проходит магистраль, по которой молекулы и белки – в основном натрий и кальций – передаются от одного нейрона к другому.
Когда нейротрансмиттеры проходят через синапс и «приземляются» на нейрон, они активируют AMPA-рецепторы глутамата – белка на поверхности нейрона. Эти рецепторы помогают нервным клеткам «общаться» друг с другом.
Чтобы изучить, как работают синапсы, ученые обычно культивируют образцы нейроны в лаборатории. Там они исследуют подмножества клеток из различных отделов мозга. Но увидеть синапсы всего мозга в таким условиях не удавалось.
В данной работе ученые отредактировали геном мышей, вставив ген GRIA1 в их ДНК. Тем самым они создали зеленую светящуюся метку на всех AMPA-рецепторах. Когда нейроны усиливают свои сигналы, они производят больше белков AMPA – и зеленый сигнал становится ярче. Поскольку AMPA-рецепторы очень распространены, исследователи смогли точно определить в мозге мыши почти все возбуждающие нейроны, которые с большей вероятностью будут посылать сигналы другим нейронам, а не блокировать их.
Затем исследователи подергивали усы у каждой мыши (а усы, или вбириссы, – очень чувствительный орган, к которому подходит множество нервных окончаний) и использовали микроскопы высокой мощности, чтобы отследить, какие синапсы засветятся зеленым в ответ на действия, и оценить яркость сигнала. Они обнаружили около 600 000 светящихся синапсов и свидетельства того, что яркость зеленого сигнала соответствует силе реакции AMPA-рецептора.
[Фото: AUSTIN GRAVES, JOHNS HOPKINS MEDICINE]
