Новый метод позволяет визуализировать процесс запоминания информации на молекулярном уровне

-->

Ученые из Университета Джонса Хопкинса (The Johns Hopkins University) «заглянули» в мозг живой мыши с такой точностью, что смогли увидеть, как в процессе запоминания информации изменяется локализация специфических белков нервных клеток. Разработанный ими новый метод открывает широкие перспективы в области изучения процесса обучения, а также таких заболеваний, как аутизм, болезнь Альцгеймера и шизофрения.

1_476.jpg Нервная клетка в коре головного мозга живой мыши.
Отдельные отростки клетки псевдоокрашены
для различения. Выпуклости на отростках –
места образования синапсов.
(Фото: Yong Zhang)

Ученые из Университета Джонса Хопкинса «заглянули» в мозг живой мыши с такой точностью, что смогли увидеть, как в процессе запоминания информации изменяется локализация специфических белков. Статья об исследовании только что опубликована в журнале Nature Neuroscience.

«Насколько нам известно, никому до нас не удавалось рассмотреть рецепторные белки в живых животных», – говорит профессор Ричард Хуганир (Richad Huganir), PhD, руководитель кафедры неврологии Школы медицины Университета Джонса Хопкинса (Johns Hopkins University School of Medicine). «Это позволяет получить более точную картину того, что в действительности происходит в процессе запоминания полученного опыта».

В центре этой истории АМРА-рецепторы – широко распространенные в головном мозге белки нервных клеток, активирующиеся глутаматом и его синтетическим аналогом аминокислотой АМРА (откуда и их название). АМРА-рецепторы играют важную роль в укреплении и ослаблении синапсов – контактов между нервными клетками. До сих пор ученые могли изучать эти рецепторы только на нервных клетках, выращенных в лаборатории, или на тканевых образцах, но ни один из этих методов не позволяет сохранить сложные схемы, гормоны и нейрохимию живого мозга.

Чтобы решить эту проблему, группа профессора Хуганира во главе с постдокторантом Юном Чжаном (Yong Zhang), PhD, создала мышей с AMPA-рецепторами, светящимися под специальным микроскопом. Поскольку этот микроскоп может «заглянуть» вглубь ткани на 0.5 миллиметра, он позволяет визуализировать то, что происходит в коре головного мозга. Там тысячи нервных клеток передают информацию от всех частей тела, и каждая вибрисса (или, менее научно, ус) животного представлена целой группой нейронов, называемой баррельным полем.

Исследователи визуализировали то, что происходит в коре головного мозга непосредственно до и после часового раздражения одного усика животного. То, что они увидели, их удивило: этого раздражения было достаточно, чтобы увеличить количество АМРА-рецепторов и укрепить синапсы соответствующего баррельного поля. Проведенная через несколько дней повторная визуализация показала, что уровни АМРА-рецепторов оставались высокими, предполагая, что опыт, полученный мышами в результате раздражения уса, произвел на их память долговременный эффект.

«Загадкой здесь является та цель, которая достигается укреплением этих синапсов. Кроме того, неизвестно, образуется ли большое количество новых АМРА-рецепторов или они перемещаются сюда откуда-то еще», – комментирует неожиданные результаты своих экспериментов доктор Чжан. «Эти вопросы будут рассмотрены в будущих исследованиях».

По мнению профессора Хуганира, «этот метод открывает много новых возможностей, таких как визуализация процесса обучения на молекулярном уровне в интактном мозге здоровых мышей и при заболеваниях мозга в их мышиных моделях».

Сначала исследователи планируют использовать свой новый метод для изучения того, что происходит, когда мышь учится решать сложную моторную задачу. Кроме того, они надеются, что однажды, с помощью более совершенной оптики, им удастся заглянуть в более глубокие области мозга, например, в гиппокамп, который играет важнейшую роль в процессах запоминания информации и связывается учеными с такими неврологическими заболеваниями, как аутизм, болезнь Альцгеймера и шизофрения.

Оригинальная статья

Visualization of NMDA receptor–dependent AMPA receptor synaptic plasticity in vivo

Пожалуйста, оцените статью:
Ваша оценка: None Средняя: 5 (3 votes)
Источник(и):

Johns Hopkins University School of Medicine