Nieinwazyjne pomiary mogą ujawnić rolę neuronów w różnych zachowaniach.
Wapń jest kluczową cząsteczką dla większości komórek i jest szczególnie ważny w przypadku neuronów. Jego obrazowanie w komórkach mózgowych może ujawnić, w jaki sposób neurony komunikują się ze sobą. Problem w tym, że obecne techniki obrazowania mogą pozwolić „zajrzeć” tylko kilka milimetrów do mózgu.
Naukowcy z MIT opracowali nowy sposób obrazowania aktywności wapnia, który opiera się na obrazowaniu metodą rezonansu magnetycznego i pozwala zajrzeć znacznie głębiej do mózgu. Za pomocą tej techniki badacze mogą śledzić procesy sygnalizacji wewnątrz neuronów żywych zwierząt, umożliwiając im powiązanie aktywności neuronów z określonymi zachowaniami.
Czytaj też: O ile lat są młodsze mózgi kobiet od męskich?
W stanie spoczynku neurony mają bardzo niski poziom wapnia. Jednakże, gdy wystrzeliwuje impuls elektryczny, wapń „zalewa” komórkę. W ciągu ostatnich kilku dekad naukowcy opracowali sposoby obrazowania tej aktywności poprzez znakowanie wapnia cząsteczkami fluorescencyjnymi. Można to zrobić w komórkach wyhodowanych w naczyniu laboratoryjnym lub w mózgach żywych zwierząt, ale tego rodzaju obrazowanie mikroskopowe może przeniknąć tylko kilka dziesiątych milimetra do tkanki, ograniczając większość badań do powierzchni mózgu.
Aby to zmienić, zespół z MIT wykorzystał rezonans magnetyczny, czyli nieinwazyjną technikę, która działa poprzez wykrywanie interakcji magnetycznych pomiędzy wstrzykniętym środkiem kontrastowym a cząsteczkami wody wewnątrz komórek. Naukowcy przetestowali swój czujnik na szczurach poprzez wstrzyknięcie go do prążkowia. Jest to region znajdujący się głęboko w mózgu, który bierze udział w planowaniu ruchu i poznawaniu nowych zachowań. Następnie użyli jonów potasu do stymulacji aktywności elektrycznej w neuronach prążkowia i byli w stanie zmierzyć ilość wapnia w tych komórkach.
[Źródło: news.mit.edu; grafika: MIT]
Czytaj też: CRISPR mogło wpłynąć na mózgi bliźniąt
