Просветление в черепной коробке

Карл Дейсерот 10 лет назад предложил объединить в единый комплекс лазер, светочувствительные протеины океанических клеток и функциональные нейроны. Светочувствительные белки, проводящие внутрь клеток различные ионы – каналородопсины, способствуют возбуждению нейронов, вызываемому лазерными импульсами. Новое направление получило название «оптогенетика».

Свет светом, но мозговая ткань, перенасыщенная жирными и жироподобными веществами, не пропускает лазерные импульсы на большую глубину, то есть непрозрачна. Для решения этой проблемы Дейсерот предложил в апреле 2013 года метод CLARITY, что переводится как «ясность», «просветление», поскольку делает мозг прозрачным для света. Достигается это с помощью детергента – стирального порошка  SDS (додецил-сульфата натрия), вымывающего жир и оставляющего нетронутой основную массу белков (не менее 92%).

И вот журнал Cell опубликовал новую работу Дейсерота, соединившего оптогенетику с просветлением живого функционирующего мозга.

Нейробиологам важно увидеть, что происходит в живом мозге, например, при шизофрении, считающейся дегенеративным заболеванием, протекающим с разрушением коры и соединительных путей (нейросетей). Большая международная команда исследователей из Китая, Англии и Канады сумела проследить реорганизацию мозговой ткани в динамике, посмотрев с помощью функционального МРТ мозг 98 шизофреников и сравнив его с мозгом людей, шизофренией не страдающих. На приведенном авторами в журнале Psychological Medicine изображении хорошо видны участки коры, выделенные разным цветом, одни из которых уменьшили толщину, а другие увеличили ее. Ученые полагают, что даже шизофренический мозг обладает большими компенсаторными и регенеративными возможностями, благодаря которым довольно успешно сопротивляется нейродегенерации. Кстати, неожиданно выяснилось, что печально известный амилоид, бляшки которого откладываются в мозговой ткани при болезни Альцгеймера, успешно противодействует проникновению микроорганизмов в мозг.

А журнал Cell опубликовал статью, авторы которой сконцентрировались на ранних генах мозгового развития, и в частности тех, которые лежат в основе материнского инстинкта у мышей. Управляют этим процессом несколько генов, которые удалось идентифицировать. Благодаря этому авторы создали карту (Clear Map) мозговых областей с клеточным разрешением, вовлеченных в обработку нервной информации. Например, ученые наложили на Clear Map ход нервных отростков (аксонов) клеток, возбуждающихся у самки мыши, ухаживающей за мышатами.

Сходный подход применил и Дейсерот, который также с помощью лазера возбуждал конкретные нейроны, а затем с помощью CLARITY прослеживал ход их аксонов. Оказалось, что от нервных клеток предлобной (префронтальной) коры отростки идут в двух разных направлениях, а именно к клеткам так называемой уздечки мозга мыши и в глубь его, к центру удовольствия и вознаграждения. Дейсерот полагает, что разработанный им комбинированный подход, позволяющий четко и ясно увидеть свечение отростков ранее возбужденных нейронов, даст возможность исследовать реакцию функционального мозга с клеточным разрешением. Он сравнил подобный подход со знанием компонентов компьютерной сети, которые можно менять, а также подвергать модификации, тюнингу и апгрейду.