Нова технология кара невроните да светят и разкрива мозъчната дейност

Учени от Carney Institute for Brain Science разработиха революционен инструмент, който използва биолуминисцентна светлина, за да наблюдава мозъчната активност без да се нуждае от външни лазери или силни светлинни лъчи. Тази нова технология обещава по-безопасни, по-ясни и по-дълготрайни наблюдения на живи мозъчни клетки.

Преди десет години екип от невролози, воден от професор Кристофър Мур от Браунския университет, си поставя амбициозната задача да „освети мозъка отвътре“. Дотогава стандартните техники за наблюдение на мозъчна активност – базирани на флуоресценция – изискват външно осветление, което има няколко значителни недостатъка:

• продължителното облъчване с ярка светлина може да увреди клетките,
• флуоресцентните молекули губят способността си да светят с времето (фотоблещене),
• техниката изисква скъпо и инвазивно оборудване.

Новата система, наречена Ca²⁺ BioLuminescence Activity Monitor (CaBLAM), позволява на неврони да произвеждат светлина, синхронизирана с техния калциев обмен – основен маркер за клетъчна активност. Когато невроните „изпращат сигнал”, те буквално започват да светят. Това прави възможно заснемането на дейността им с висока разделителна способност и без външно осветление.

Екипът е тествал CaBLAM успешно в мишки, като е успял да записва мозъчна активност в продължение на няколко часа непрекъснато – нещо, което е било невъзможно с традиционния подход.

Според учените, биолуминисцентното наблюдение има няколко ключови предимства:

• По-безопасно за мозъчните клетки, защото не се използват силни външни лъчи.
• Няма фототоксичност и фотоблещене, което позволява по-дълги експерименти.
• По-чист сигнал – тъй като мозъчната тъкан не свети сама по себе си в тъмнина, биолуминисцентният светлинен сигнал се откроява ясно.

Проф. Натан Шанер, съавтор на метода, обяснява, че мозъчната тъкан може да разсейва и замъглява външна светлина и това ограничава традиционните методи. Но когато само невроните „светят“, това създава почти идеален „контраст“ за наблюдение.

Изследователите смятат, че тази технология може да се развие още по-далеч. Освен наблюдение на мозъка, CaBLAM може да открие приложения за проследяване на активността и в други части на тялото – например за изследване на мускули или вътрешни органи.

Екипът зад този проект е интердисциплинарен: над 30 учени от различни американски университети са участвали в разработката, с финансиране от Националните здравни институти (NIH), Националната научна фондация (NSF) и Paul G. Allen Family Foundation.

Снимката в предоставена от Джереми Мърфи и показва кортикалните неврони на лабораторна мишка, които излъчват биолуминисцентна светлина, докато мишката тича в колело. Големите тъмни тръбовидни структури са кръвоносни съдове.

Източник: Brown University