Специалисты Медицинского центра Джонса Хопкинса разработали инновационный метод «заморозки», который позволяет изучать микроскопические взаимодействия между нейронами, ответственные за передачу сигналов в мозговой ткани как мышей, так и людей. Ранее наблюдать такие процессы было сложно из-за их высокой скорости, но новая технология открывает возможность фиксировать ключевые моменты за доли секунды для дальнейшего анализа с помощью электронного микроскопа.
Метод включает в себя быструю заморозку мозговой ткани, которая стимулируется электрическими импульсами и затем охлаждается, что обеспечивает получение точного изображения происходящего. Исследование, опубликованное в журнале Neuron, охватывает мозг мышей и образцы коры человеческого мозга, полученные во время операций по лечению эпилепсии.
В ходе наблюдения акцент был сделан на синаптических везикулах — миниатюрных пузырьках, хранящих «химию» сигналов. Эти везикулы сливаются с мембраной, выделяют свое содержимое и быстро возвращаются в исходное состояние, что обеспечивает стабильную передачу импульсов. Нарушения в этом процессе могут приводить к сбоям связи между нейронами, что связано со спорадическими формами болезни Паркинсона.
Комбинированный подход к стимуляции и мгновенному охлаждению позволил проследить путь везикул от выброса сигнала до их повторного «восстановления». Ученые обнаружили белок Dynamin1xA, ключевой элемент процесса эндоцитоза, который возвращает везикулы в рабочий цикл. Это указывает на то, что основные принципы сигнализации едины для человеческого мозга.
Такая визуализация открывает новые горизонты в понимании механизмов нарушения передачи сигналов при болезни Паркинсона. В дальнейшем исследователи планируют применять метод к тканевым образцам пациентов, проходящих глубокую стимуляцию мозга, чтобы изучить динамику везикул в условиях заболевания.