Laika nobīdes filma, kas uzņemta smadzenēs

Jauna veida mikroendoskops ļauj zinātniekiem novērot nervu šūnas un asinsvadus dziļi dzīva dzīvnieka smadzenēs vairākas dienas, nedēļas vai pat mēnešus. Komanda, kuru vada Marks Šnicers , Stenfordas universitātes bioloģijas un lietišķās fizikas asociētais profesors, izstrādāja endoskopu — optisku instrumentu, ko izmanto, lai ielūkotos ķermenī — kopā ar sistēmu, kas ik pa laikam ievieto to vienā un tajā pašā vietā. Šī funkcija ļāva zinātniekiem izsekot sīku funkciju izmaiņām, piemēram, savienojumiem starp smadzeņu šūnām.

Brainscope: Izmantojot dziļi smadzenēs implantētu mikroendoskopu, pētnieki var redzēt, ka asinsvadi, kas baro audzēju, laika gaitā tiek izkropļoti.

Es domāju, ka tas būs spēcīgs instruments šūnu īpašību izsekošanai ilgā laika periodā, reaģējot uz izmaiņām vidē, mācīšanās laikā, novecošanas vai slimības progresēšanas laikā, saka Schnitzer. Dažas attīstības un neirodeģeneratīvas slimības, piemēram, bojā savienojumus starp neironiem dziļi smadzenēs.

Neirozinātniekus īpaši interesē hipokamps, dziļi smadzeņu apgabals, kas ir ļoti svarīgs atmiņai. Iepriekš zinātnieki varēja detalizēti aplūkot tādus reģionus kā šis tikai ar ļoti invazīvām metodēm un vienā brīdī. Bet daudzi smadzeņu darbības traucējumi rodas lēni, saka Schnitzer. Mēs vēlamies ne tikai momentuzņēmumu, bet arī nobīdītu [filmu] tādā laika skalā, kas ir saistīts ar slimības progresēšanu.

Schnitzer komanda ir izstrādājusi mikroendoskopu vairākus gadus. Nosaukta par optisko adatu, tās galā ir 500 līdz 1000 mikronu diametrs — apmēram puse no rīsa graudu platuma. Lai gan ierīce atgādina samazinātu endoskopu versiju, ko tagad parasti izmanto ķirurģijai, mazā lēca ir nedaudz atšķirīga. Ierīces mazais izmērs nozīmē, ka izliekta lēca, kas raksturīga lielākajai daļai mikroskopu, ir nepraktiska. Tā vietā tā lēca ir izgatavota no materiāla, kura refrakcijas profilā ir iekšējas izmaiņas, lai vadītu gaismas starus.

Jaunajā pētījumā, kas publicēts tiešsaistē šomēnes Dabas medicīna , pētnieki pierāda, ka viņi var izmantot mikroendoskopu, lai laika gaitā novērotu vienu un to pašu vietu smadzenēs. Vispirms viņi dzīvnieka smadzenēs implantē stikla vadotnes cauruli, novietojot to tieši virs interesējošās zonas ar nelielu mikroskopa priekšmetstikliņu, kas nosedz tā galu. Pēc tam viņi var ievietot mikroendoskopu mēģenē, fotografējot šūnas, izmantojot standarta divu fotonu mikroskopu. Pēc attēlveidošanas varat izvilkt mikroadatu, atgriezt dzīvnieku savā būrī, pēc tam [dienas vai nedēļas] vēlāk to ievietot un apskatīt vēlreiz, saka Šnicers.

Ellija Nedivija MIT neirobioloģijas asociētais profesors saka, ka iespēja atkal un atkal atgriezties tajā pašā vietā var būt viens no svarīgākajiem mikroendoskopa lietojumiem. Jūs varētu to izmantot, lai noskaidrotu, vai zālēm ir ietekme, piemēram, vai audzējs reaģē uz ārstēšanu, viņa saka.

Savos sākotnējos eksperimentos Stenfordas pētnieki pētīja neironu struktūras hipokampā, kas ir viena no vienīgajām vietām smadzenēs, kur pieaugušā vecumā dzimst jauni neironi. Šnicers izvirzīja hipotēzi, ka jaunām šūnām tuvuma dēļ šīs struktūras mainīsies, veidojot jaunas atmiņas. Bet tas nav tas, ko mēs atradām, viņš saka. Apskatot vairāk nekā 4000 dendrītu, mēs redzējām ļoti maz izmaiņu gadījumu.

Otrajā eksperimentu komplektā, kas izstrādāts, lai noskaidrotu, kā smadzenes mainās, reaģējot uz slimībām, Schnitzer komanda injicēja vēža šūnas vienā peles smadzeņu pusē. Pēc tam šīs šūnas pārauga audzējos, ļaujot zinātniekiem novērot izmaiņas asinsvados, kas pavada vēzi. Pētnieki atklāja, ka asinsvadi smadzeņu vēža pusē bija nestabili, un asins plūsma palēninājās. Veselā smadzeņu puse palika stabila.

Emīlija Singere ir biomedicīnas redaktore Tehnoloģiju apskats.

paslēpties