Rewolucyjne techniki badania mózgu

Dzięki wykorzystaniu najnowszych technologii obrazowania (mikroskopii „ light shite” i mikroskopii ekspansywnej) naukowcom z University of California, Berkeley i Massachusetts Institute of Technology udało się skrócić czas tworzenia komputerowego modelu mózgu muszki owocówki z kilku lat na zaledwie trzy dni.

Jak to działa

Do zobrazowania ponad 40 milionów synaps mózgu muszki owocówki naukowcy wykorzystali dwie nowatorskie metody: mikroskopię fluorescencyjną wysokiej rozdzielczości (tzw. lattice light–sheet microscope) i mikroskopię ekspansywną.

Mikroskopia fluorescencyjną wysokiej rozdzielczości w skrócie „light shite” polega na wykorzystaniu silnie skoncentrowanych wiązek światła do tworzenia trójwymiarowych obrazów składanych z kolejnych, bardzo cienkich warstw tkanek do których białek został wprowadzony specjalny fluorescencyjny znacznik.

Druga metoda tj. mikroskopia ekspansywna wykorzystuje specjalny żel, który wprowadza się do tkanek. Następnie zmienia się stężenie soli w żelu co powoduje znaczny ich wzrost. Dzięki takiemu działaniu tkanki stają się większe i łatwiej je obrazować przy użyciu mikroskopu elektronowego.

Według wynalazcy mikroskopii „light shite” nobliście Ericowi Betzigiem najnowsze techniki obrazowania przyspieszą o niespotykaną dotąd skalę możliwość przyjrzenia się i porównania budowy mózgów prostych organizmów takich jak muszki owocówki. „ To co kiedyś przy wykorzystaniu mikroskopii elektronowej trwało całe lata, możemy wykonać w zaledwie
kilka dni” mówi Betzig.

Co dalej ?

Naukowcy już próbują wykorzystać nowatorskie metody do badania bardziej skomplikowanych struktur. Ostatnio dzięki nowym technikom mikroskopowym udało im się zobrazować korę mózgową myszy o grubości 1mm.

Ostatecznym celem użycia tych technologii ma być oczywiście uzyskanie obrazu całości ludzkiego mózgu. Uczenie twierdzą, że nie będzie to jednak takie proste. Ludzki mózg posiada ok. 80 mld neuronów, a każdy z nich tworzy średnio 7 tys. synaps

Prof. Betzig nie traci jednak nadziei. Uważa, że wraz z rozwojem tych nowatorskich metod, możliwe będzie badanie mózgu z rozdzielczością którą zapewnia wydajna lecz powolna mikroskopia elektronowa. Naukowcy uważają również, że techniki obrazowania pozwolą na obrazowanie błon komórek nerwowych i innych komórek, ich wewnętrznych struktur oraz innych elementów tkanek.

Dzięki wykorzystaniu mikroskopii „light shite” i mikroskopii ekspansywnej jesteśmy w stanie badać całe mózgi a nie jak dotychczas tylko ich fragmenty. Jest, to więc dobry prognostyk na przyszłość i możliwe, że na przestrzeni kolejnych dziesięcioleci będziemy w stanie odpowiedzieć na jedno z fundamentalnych pytań dręczących ludzi od wieków, Jak działa ludzki mózg.