Команда исследователей из Института Аллена и исследовательского кампуса Джанелия разработала уникальный генно-инженерный белок, который позволил впервые наблюдать за самой незаметной частью нейронной коммуникации — входящими сигналами, которые получают клетки мозга.
Суть открытия
До сих пор нейробиологи могли изучать в основном исходящие электрические сигналы, которые нейроны посылают. Однако каждый нейрон принимает тысячи таких сигналов от других клеток через синапсы, и именно комбинация этих входящих сигналов определяет, «запустится» ли нейрон. Этот процесс интеграции информации, лежащий в основе мышления и памяти, оставался скрытым.
Новый белок-сенсор iGluSnFR4 (неофициально «глю-сниффер») действует как сверхчувствительный детектор главного возбуждающего нейромедиатора — глутамата. Он позволяет в реальном времени видеть, когда, где и в каком количестве глутамат прибывает к нейрону.
Почему это прорыв?
От слов к предложениям: Раньше ученые видели лишь отдельные «слова» нейронного диалога. Теперь они могут «прочитать целое предложение» — понять, как нейрон объединяет информацию, чтобы принять решение о передаче сигнала дальше.
Новый взгляд на болезни: Нарушения в передаче глутамата связаны с болезнью Альцгеймера, шизофренией, аутизмом и эпилепсией. Возможность напрямую измерять эти сигналы открывает путь к пониманию механизмов заболеваний и поиску новых лекарств.
Инструмент для будущего: Сенсор уже доступен научному сообществу. Это дает исследователям по всему миру мощный новый инструмент для изучения обучения, памяти и работы нейронных сетей с беспрецедентной детализацией.
Ведущий автор исследования Каспар Подгорски сравнил открытие с наведением порядка в книге, где все слова были перепутаны: «Мы здесь просто устанавливаем связи между этими нейронами, и благодаря этому мы теперь понимаем порядок слов на страницах и их значение».
Этот прорыв, описанный в журнале Nature Methods, устраняет ключевое препятствие в нейробиологии и открывает новую эру в изучении самого сложного органа человеческого тела.
