Биология

Ученые в 3D проследили, как нейроны «общаются» друг с другом

Нейроны

Laboratory of Neurotechnology and Biophysics at The Rockefeller University/Nature Methods

Ученые из Рокфеллеровского университета записали активность тысячи нейронов в мозгу живой мыши и пронаблюдали, как между ними проходят нервные импульсы. С подробностями исследования можно ознакомиться в журнале Nature Methods.

«Цель нашей работы — исследовать, как большое количество связанных нейронов "общаются" в мозгу в режиме реального времени, — отметил автор исследования Алипаш Вазири. — Для этого мы развиваем новый метод — скульптурирование светом — и используем его, чтобы "поймать" активность большинства нейронов внутри одного из участков коры головного мозга — кортикальной колонки»

Чтобы «увидеть», как нейроны проявляют активность, ученые сделали так, что нейроны при прохождении импульсов между ними стали выпускать флуоресцентный свет. Чем сильнее сигнал, исходящий от нейронов, тем ярче свет. Ученые разработали систему микроскопии, которая должна была создавать пятно сферической формы, немного меньше, чем нейроны. Эта система работает достаточно быстро, чтобы просматривать активность тысяч нейронов в трех измерениях в режиме реального времени.

Короткие импульсы лазерного излучения, каждый продолжительностью меньше секунды, рассеиваются на свои цветовые компоненты. Затем они сводятся вместе и формируют новую сферу. Эта сфера сканируется, чтобы осветить нейроны на плоскости, а затем ее можно перефокусировать на другой слой нейронов, как выше, так и ниже, и таким образом записать сигналы нейронов в трех измерениях. Интересно, что эксперимент был проведен, пока голова подопытной мыши была неподвижна, а ее лапы в это время бегали по беговой дорожке.

Ученым удалось зафиксировать активность нейронов в пределах одной восьмой кубического миллиметра коры головного мозга животного, что и составляет объем кортикальной колонки. Сейчас исследователи начали работать над созданием технологии, которая могла бы «охватить» активность нейронов не только в этой коре головного мозга.