U radu objavljenom u Nature Methods predstavljena je metoda zasnovana na varijantama proteina iGluSnFR koja omogućava detekciju ulaznih glutamatnih signala u neuronima. Testirano je 70 varijanti u moždanim regionima miševa, a dve su pokazale dovoljnu osetljivost da detektuju najslabije impulse. Indikatori su radili u neokorteksu, talamusu, hipokampusu i srednjem mozgu i mogu se kombinovati sa tehnikama za praćenje izlaznih signala, otvarajući put ka boljem razumevanju i lečenju bolesti povezanih sa glutamatnom signalizacijom.
Novi proboj u posmatranju mozga: proteini koji otkrivaju ulazne glutamatne signale
Lead image: Juan Gaertner / Shutterstock
Jedan od glavnih izazova u istraživanju ljudskog mozga je posmatranje njegove aktivnosti u realnom vremenu. Mozak čine milijarde neurona koji međusobno komuniciraju slanjem električnih i hemijskih signala; dok su tehnike poput elektrofiziologije uspešno beležile izlazne električne impulse, ulazni hemijski signali — kratkotrajni i slabi — dugo su izbegavali detekciju.
U radu objavljenom u časopisu Nature Methods, tim sa Allen Institute-a i međunarodni saradnici predstavili su novu metodu zasnovanu na varijantama proteinskog indikatora iGluSnFR koja omogućava direktno snimanje dolazećih glutamatnih impulsa u sinapsama.
„Ono što smo ovde izumeli predstavlja način merenja informacija koje dolaze u neurone iz različitih izvora — a to je ključni deo koji je nedostajao u neuroznanosti“, objasnio je Kaspar Podgorski iz Allen Institute‑a.
Podgorski i kolege inženjerili su i testirali 70 verzija proteina iGluSnFR u moždanim strukturama miševa. Dve varijante pokazale su dovoljno visoku osetljivost da detektuju najslabije ulazne neuralne impulse — male, kratkotrajne izlive glutamata koji prenose informacije između neurona preko sinapsi. Glutamat je glavni ekscitatorni neurotransmiter uključen u procese učenja, pamćenja i emocija, zbog čega je njegovo praćenje posebno važno.
Indikatori su ispitani u nekoliko ključnih regiona mozga: neokorteksu, talamusu, hipokampusu i srednjem mozgu. Rezultati pokazuju da ovi senzori otvaraju „prozore“ u tok informacija između različitih tipova neurona i da se mogu kombinovati sa postojećim metodama za snimanje izlaznih signala (npr. elektrofiziologijom ili optogenetikom) kako bi se rekonstruisao celokupni protok informacija u neuralnim mrežama.
Takav uvid ima važne implikacije za razumevanje i lečenje bolesti povezanih sa poremećajima glutamatne signalizacije — među kojima su Alchajmerova bolest, šizofrenija i poremećaji iz spektra autizma. Mogućnost direktne vizualizacije aktivnosti sinapsi može ubrzati otkrivanje mehanizama bolesti i razvoj terapija koje ciljaju normalizaciju sinaptičke funkcije.
Ovo otkriće predstavlja značajan korak ka potpunijem mapiranju informacija u mozgu: dok su do sada naučnici mogli da vide „izlazne reči“ neurona, sada dobijaju i kontekst onoga što je prethodilo tim odgovorima — što vodi dubljem razumevanju složenih moždanih procesa.
Priča je prvobitno objavljena u magazinu Nautilus.
Pomozite nam da budemo bolji.
