Вчені розробили надчутливий білок, який дозволяє вперше безпосередньо фіксувати хімічні сигнали, що надходять до клітин мозку. Йдеться про сигнали глутамату — ключового нейромедіатора, який забезпечує зв’язок між нейронами та відіграє важливу роль у мисленні, пам’яті й ухваленні рішень.
Про це пише SciTechDaily.
Раніше дослідники могли спостерігати переважно за сигналами, які нейрони відправляють. Натомість «вхідні» повідомлення були надто слабкими й швидкими, щоб їх можна було надійно зафіксувати. Новий підхід дозволяє реєструвати ці сигнали в момент їх надходження до окремих нейронів і таким чином краще зрозуміти, як мозок обробляє інформацію.
Новий білок створили науковці з Інституту Аллена спільно з дослідниками з дослідницького кампусу Janelia Медичного інституту Говарда Г’юза. Він є молекулярним індикатором глутамату та отримав назву iGluSnFR4. За словами вчених, його чутливості достатньо, щоб виявляти навіть найслабші хімічні сигнали між нейронами.
Завдяки iGluSnFR4 дослідники можуть бачити, де й коли вивільняється глутамат, і спостерігати за спілкуванням нейронів у живому мозку в режимі реального часу,
а не робити непрямі висновки. Результати роботи опублікували в науковому журналі Nature Methods.
Науковці пояснюють, що кожен нейрон отримує тисячі сигналів від інших клітин і лише після цього «вирішує», чи передавати імпульс далі. Саме цей процес лежить в основі мислення, навчання та пам’яті. Можливість безпосередньо бачити всі вхідні сигнали допоможе краще зрозуміти, як саме нейрони виконують ці складні обчислення.
Окреме значення відкриття має для вивчення захворювань. Порушення сигналів глутамату пов’язують із хворобою Альцгеймера, шизофренією, аутизмом та епілепсією. Точніше відстеження таких сигналів може допомогти зрозуміти, що саме відбувається в мозку за цих станів. Також новий інструмент може бути корисним для розробки ліків — він дозволяє бачити, як експериментальні препарати впливають на реальну роботу синапсів.
Старший автор дослідження Каспар Подгорскі пояснив, що раніше вчені бачили лише окремі фрагменти нейронної комунікації. За його словами, це було схоже на читання книги, в якій «усі слова переплутані, і незрозуміло, в якому вони порядку та що означають».
Новий підхід, за його словами, допомагає побачити зв’язки між нейронами й зрозуміти сенс цих «слів».
Його колега Джеремі Гассман наголосив, що прорив став можливим завдяки тісній співпраці між різними науковими командами. Він зазначив, що це приклад того, як спільна робота лабораторій і інститутів відкриває нові можливості для нейронауки.
Наразі iGluSnFR4 став доступним для науковців у всьому світі через відкритий науковий ресурс Addgene. Дослідники очікують, що широке використання цього інструмента допоможе знайти відповіді на фундаментальні питання про роботу мозку.
Читайте також:
- Світ майбутнього. Коли у нас з’явиться можливість завантажувати інформацію безпосередньо в мозок — і до чого це може привести?
- Людський мозок працює, як квантовий комп’ютер — ірландські вчені
- Зазирне тобі в мозок. Штучний інтелект навчився читати думки людини та візуалізувати їх
