Нейробиологи научились делать мозг прозрачным

Мозг взрослой мыши до и после «просветления». Справа - флюоресценция отдельных нейронов в прозрачном мозге.
K. Chung et al. Nature, 2013

Нейробиологи из Стенфордского университета научились делать цельный мозг животных совершенно прозрачным таким образом, что в нем можно рассмотреть отдельные нейроны, их соединения и группы. Работа опубликована в журнале Nature, а ее краткое содержание пересказывает NatureNews.

Принцип метода, названного авторами CLARITY (ясность), заключается в удалении жесткими поверхностно-активными веществами непрозрачных липидов, из которых состоят клеточные мембраны. При этом вся структура мозга вплоть до белков на поверхности клеток сохраняются нетронутыми благодаря их предварительной фиксации. Для этого препарат цельного мозга или срезы сначала насыщают акриламидом, а затем инициируют его полимеризацию, в ходе которой вещество образует гель, состоящий из сети отдельных молекул.

Поскольку в процессе «просветления» мозга сохраняется подавляющее число клеточных белков (потери составляют не более восьми процентов), на таком препарате можно использовать флюоресцентные красители. Нейробиологи уже имеют набор потенциальных белков-мишеней, которые встречаются только в определенных типах нейронов, поэтому красители можно использовать для подсветки таких клеток. Например, в разные цвета можно покрасить возбуждающие и тормозные нейроны, а также клетки глии.

По словам Томаса Инселя, директора Национального института психического здоровья (входящего крупнейший в США исследовательский центр NIH), новый метод «является, возможно, самым значительным достижением в нейроанатомии за последние десятилетия». Его главным недостатком является принципиальная невозможность применения на живом мозге.

Существующие методы исследования нервной ткани предполагают либо анализ последовательных микроскопических срезов отдельного фрагмента с последующим восстановлением трехмерной структуры, либо МРТ-анализ путей тяжей нейронов в «магистральных шоссе» мозга. Последний метод используется в проекте «Коннектом человека», его можно применять неинвазивно на живых людях. Однако, информация об отдельных нейронах и их связях такому методу недоступны из-за на порядки более низкого разрешения.