Специалисты из Медицинского центра Джонса Хопкинса применили инновационную технологию «заморозки», чтобы детально рассмотреть микроскопические связи между нейронами, которые обеспечивают передачу сигналов в мозговой ткани как мышей, так и людей. Ранее из-за высокой скорости этих процессов наблюдать за ними было крайне сложно, однако новая методика позволяет фиксировать ключевые моменты за доли секунды и анализировать их с помощью электронного микроскопа.
Метод заключается в сверхбыстром замораживании мозговой ткани, которая стимулируется электрическими импульсами и затем мгновенно охлаждается, что позволяет получить точные изображения происходящего. В исследовании, опубликованном в журнале Neuron, ученые применили эту технику к образцам коры человека, полученным во время операций по лечению эпилепсии.
Фокусом исследования стали синаптические везикулы — маленькие пузырьки, хранящие «химию» сигналов. Они сливаются с мембраной, выделяют содержимое и быстро возвращаются в исходное состояние, что обеспечивает надежную передачу импульсов. Нарушения в этом процессе могут привести к сбоям, связанным с формами болезни Паркинсона.
Комбинация электрической стимуляции и мгновенного охлаждения позволила проследить путь везикул от выброса сигнала до повторной «перезагрузки». В образцах мышей и человека был обнаружен белок Dynamin1xA, ответственный за сверхбыстрый эндоцитоз, что указывает на единые принципы работы нейронных сигналов у разных видов.
Такая визуализация открывает новые горизонты для понимания, на каком этапе передачи сигналов возникают сбои при болезни Паркинсона. В дальнейшем ученые планируют проверить метод на образцах тканей пациентов, проходящих глубокую стимуляцию мозга, для изучения динамики везикул в условиях заболевания.