Оцените:

2

Рубрика: Технологии, Биология

Российские ученые сделали мозг прозрачным

24.01.2010комментариев: 0просмотров: 731

Союз лазера и микроскопа

Но увидеть, как работает целый мозг в процессе обучения и формирования памяти на молекулярном уровне, также возможно. Для этого надо объединить томографический и микроскопический методы. Именно это делает ультрамикроскопическая оптическая томография.

«Сама идея ультрамикроскопии возникла еще в начале прошлого века, — рассказал корреспонденту Infox.ru член-корреспондент РАН, руководитель отдела системогенеза НИИ нормальной физиологии РАМН Константин Анохин. – В 1901 году немецкие ученые изобрели метод, с помощью которого они исследовали оптически прозрачный образец с помощью плоского пучка света».

В наше время, когда появился лазер, этот подход развивали две группы немецких ученых, причем один метод был применим только к микрообъектам, а другой – разработанный под руководством Ульриха Додта — годился и для макрообъектов. Именно его взяли за основу российские ученые при создании своей оригинальной установки для ультрамикроскопической оптической томографии.

Основные части установки, которая создана под руководством Константина Анохина в сотрудничестве с Институтом прикладной физики в Нижнем Новгороде, – это лазер с длиной волны до 488 нм, флуоресцентный микроскоп, устройство перемещения образца и видеокамера. «Наша установка оказалась по многим параметрам лучше, чем немецкая, — рассказал корреспонденту кандидат биологических наук Александр Лазуткин. – Она обладает большим полем зрения и более высоким разрешением, что позволяет исследовать крупные образцы мозга на клеточном уровне без необходимости смены объектива. Использование волоконной оптики сделало нашу систему более компактной, универсальной и надежной в работе».

Как сделать «черный ящик» прозрачным

Чтобы мозг можно было исследовать таким образом, его надо сделать прозрачным. Буквально, как стекло. Для этого существуют специальные методы. Главное – избавиться от воды, лишних белков и липидов. Если такой «просветленный» мозг мыши поместить в специальный раствор с соответствующим коэффициентом преломления, через него можно даже читать.

Ольга Ефимова и другие сотрудники НИИ нормальной физиологии достигли больших успехов в методах просветления ткани: они разработали несколько различных растворов, один из которых сейчас патентуют.

За работой мозга можно подсмотреть через работу генов

Сделать мозг прозрачным – это еще полдела. Надо в прозрачном мозге увидеть интересующие нас белки, а для этого их пометить. Есть два способа. Первый — покрасить белки флуоресцентными красителями, предварительно связанными с антителами. Подходящие для данного метода способы окраски разрабатывал Александр Лазуткин. Биологи добились того, чтобы можно было метить белки не только на срезах, как делали до сих пор, а в объемной ткани. И хотя прокрасить таким образом целый мозг взрослой мыши не получилось, но удалось сделать это с отдельными структурами мозга или с целым мозгом детенышей.

Второй способ – использовать трансгенных животных, у которых ген интересующего нас белка связан с геном зеленого флуоресцирующего белка (GFP), так что клетки, в которых синтезируется данный белок, в синем излучении светятся зеленым светом. Таким способом можно получить целый светящийся мозг взрослой мыши.

Цель всего этого – увидеть, какие клетки мозга принимают участие в процессе обучения и памяти. Это удается благодаря работе специфических генов. В 1987 году Константин Анохин открыл группу генов (их называют ранними генами, наиболее известный представитель этой группы – ген c-fos), которые экспрессируются в мозге при любом обучении, при любом восприятии новой информации. Эти гены запускают работу других генов, для того чтобы в нейронах и синапсах произошли перестройки, необходимые для формирования памяти.

Экспрессия генов означает, что в мозге синтезируются соответствующие белки. Именно эти белки, помеченные флуоресцентной меткой, и становятся видимыми в микроскоп.

Читать дальше...

Тэги: мозг, исследование, прозрачный, физиология