Nova tehnika čini mozak miša (neproziran, slijeva) potpuno proziran (zdesna) za lakše snimanje. Slika Kwanghun Chung i Karl Deisseroth, Medicinski institut Howard Hughes / Sveučilište Stanford
Ljudski mozak jedan je od najsloženijih objekata u poznatom svemiru. Spakirano u samo 3 kilograma mesa (u prosjeku) je skup od oko 86 milijardi međusobno povezanih neurona koji tvore bezbroj zamršenih mreža koje čine bit vaše osobnosti.
Očuvani mozak na stolu za ispitivanje ne prenosi ništa od ove složenosti: Izgleda manje-više poput gomile sivog mesa, jer kroz membrane vanjskih stanica ne možemo vidjeti pojedinačne neurone unutra.
Taj je problem motivacija nove tehnike koju je razvio Stanford-ov tim pod vodstvom Kwanghun Chung-a i Karla Deisseroth-a, kako bi sačuvani mozak bio potpuno proziran za svjetlost. Radeći to, a zatim koristeći specijalizirane kemijske markere koji se pričvršćuju na određene vrste stanica, stvorili su način da se vide čitavi mozgovi u svom složenom, međusobno povezanom sjaju. Takva se složenost lako vidi u mozgu miša dolje, na kojem su određene vrste neurona označene florescentno zelenom bojom:
Prozirni mišji mozak ubrizgan je zelenom bojom koja se pričvršćuje na stanice neurona. Slika Kwanghun Chung i Karl Deisseroth, Medicinski institut Howard Hughes / Sveučilište Stanford
Znanstvenici kažu da njihova tehnika, koja je objavljena u časopisu objavljenom u časopisu Nature, djeluje za očuvane ljudske mozgove, kao i za miševe, a može se primijeniti i na mnoge druge vrste organa. Metoda koristi činjenicu da se boja organa - a samim tim i razlog što im nije jasan - u potpunosti odnosi na molekule masti koje čine membranu svake stanice.
U živom mozgu, te molekule čuvaju strukturni integritet organa. Ali u sačuvanom mozgu zamagljuju unutarnju strukturu iz pogleda. Da bi se pozabavili tim problemom, istraživači su punili mozak eksperimentalnog miša hidrogelovima - koji se vežu za funkcionalne elemente stanica (proteine i DNK), ali ne i za masne molekule - i tvore žilavu mrežicu koja čuva izvornu strukturu. Zatim su očistili molekule masti deterdžentom, čineći organ potpuno prozirnim.
Izrada potpuno netaknutog, prozirnog mišjeg mozga (kao što je prikazano na slici na vrhu) stvara sve vrste zanimljivih slika. Kad se molekule masnoće izvuku, stanične membrane više ne zakrivaju elemente eksperimentalnog ili kliničkog interesa (neuronske mreže ili geni). (Na gotovo isti način, zebre s prozirnim embrionima se jako koriste u mnogim poljima bioloških istraživanja.)
Da bi jasno vidjeli aspekte, istraživači su dodali obojene kemijske markere koji se posebno vežu na određene vrste molekula. Nakon što to učine, znanstvenici ih mogu pregledati konvencionalnim svjetlosnim mikroskopom ili kombinirati više slika s digitalnih mikroskopa kako bi stvorili trodimenzionalno prikazivanje.
Kao dokaz koncepta, osim mišjeg mozga, istraživački tim izveo je postupak na malim komadićima mozga pokojne autistične osobe koji su bili na skladištu 6 godina. Sa specijaliziranim kemijskim markerima uspjeli su ući u trag pojedinim neuronima preko velikih slojeva tkiva. Pronašli su i atipične neuronske strukture nalik ljestvicama koje su također viđene u mozgu životinja s simptomima nalik autizmu.
Ova vrsta detaljne analize prethodno je bila moguća samo marljivim pregledom sitnih kriški mozga mikroskopom kako bi se dobila cjelovita trodimenzionalna slika. Ali sada se međusobno povezivanje različitih dijelova mozga može promatrati na široj razini.
Činjenica da ova tehnika djeluje na svim vrstama tkiva mogla bi otvoriti mnoštvo novih načina istraživanja: analiza putova signalnih molekula organa, klinička dijagnoza bolesti u uzorku biopsije i, naravno, detaljnije ispitivanje neuronskih odnosa i mreže koje čine ljudski mozak. Za više pogledajte video u nastavku, iz ljubaznosti Nature Video :
