Новости нейронаук радуют нас каждый день, но откуда они появляются? Исследователи трудятся, изучая мозг всеми возможными способами – от клеточных культур до подключения электродов на поверхности тела.
В то же время многое дает прижизненное изучение функционирования нейронов, например, при помощи оптогенетики.
Но как ученые изучают активность нейронов внутри черепа? Существует множество вариантов – истончение черепа и даже вырезание «окошка», чтобы потом вставить туда стекло… все это необходимо для того, чтобы флуоресценция, которую фиксирует исследователь, не рассеивалась и не терялась.
На этом пути есть много сложностей, но теперь исследователи из Института оптики, точной механики и физики в Чанчуне и Университета в Хуачжуне решили эту проблему. Благодаря их разработке на нейроны можно теперь смотреть, как в аквариум – с помощью специального раствора они нашли способ сделать участок черепа прозрачным, без его повреждения. Причем реактивы для этого совершенно не экзотичны. Метод удостоился публикации в журнале Light: Science & Applications издательской группы Nature.
Он имеет большие перспективы для нейробиологических наук – метод уже позволил визуализировать кортикальные структуры в синаптическом разрешении с помощью двухфотонной микроскопии. Сами разработчики использовали его для изучения пластичности дендритных шипиков в критические периоды и для визуализации дендритов и микроглии после лазерной абляции, отмечая безопасность и относительную простоту его использования.
Череп состоит из трех слоев костной ткани – так называемой компактной, затем губчатой и снова компактной. Основные же компоненты костной ткани – минеральные вещества, вроде солей кальция и матрикс, то есть, органический каркас, состоящий из белков.
Для наблюдения за нейронами исследователи решили не истончать череп, и уж тем более не выпиливать его (так поступают только со взрослыми мышами, так как у них слишком сильно увеличивается доля плотной костной ткани). Они решили просто сделать череп прозрачным. Для этого, конечно, приходится иммобилизовать животное (в данном случае мышь), сбрить шерсть на голове и убрать с необходимого участка скальп. После этого на череп в зависимости от возраста наносится коллагеназа (фермент, расщепляющий коллаген), ЭДТА (комплексообразующее соединение, связывающее ионы двухвалентных металлов – кальция и магния) на 5-15 минут. Затем растворы удаляются ваткой, на их место наливается глицерин. Сверху помещается пластиковая пластина, чтобы отделить этот участок от микроскопа и вуа-ля – с помощью двухфотонной или другой микроскопии регистрируется флуоресценция от нейронов на глубине до 25 микрометров (а это довольно много).
Как уже было сказано, такой способ гораздо менее травматичен, чем используемые ранее, и дает результаты не хуже них, а местами даже лучше — чрез истонченный череп излучение регистрируется на глубину до 10 микрометров. Он открывает новые перспективы, которые станут основой для дальнейших прорывов в нейробиологии.
Текст: Дарья Тюльганова