Новое люминесцентное соединение позволяет наблюдать активность нервных клеток в реальном времени, прямо в живом организме — как для небольших групп нейронов, так и для мозга в целом.

Возможности флуоресцентной окраски демонстрирует этот пейзаж, нарисованный колониями различных бактерий, светящихся в присутствии красителей разными цветами
Мозг дрозофилы: данные об активности снимаются в режиме реального времени

Французские ученые под руководством Филиппа Брюле (Philippe Brûlet) смогли визуализировать интенсивность работы кальциевых каналов в мембранах нейронов с помощью нового флуоресцентного маркера, скомбинированного из двух старых, давно применяющихся в биологических исследованиях белков — зеленого флуоресцентного белка (GFP) и экворина. Их соединение изменяет интенсивность свечения в зависимости от концентрации ионов кальция, при «перекачивании» которых через мембрану нервных аксонов и формируются нервные импульсы. Это позволяет изучать активность не только отдельных нейронов, но и целых структур нервной системы в течение нескольких часов. В экспериментах на дрозофилах метод позволял отслеживать активность мушиного мозга в течение 24−48 часов.

Особенности нового метода позволяют использовать его для выявления физиологических изменений, происходящих в нейронах при действии лекарственных препаратов и наркотиков. Например, оказалось, что воздействие никотина на ножки мозга — структуры, обеспечивающие обучение и обонятельную память дрозофил, — вызывает вторичную, отложенную на 10−15 минут, реакцию аксонов, влияющую на формирование памяти.

Кроме изучения отдельных структур мозга, новый маркер позволяет наблюдать за активностью органа в целом, причем не только самих нервных клеток, но и вспомогательных клеток микроглии. При этом получаемые в результате длительных наблюдений данные можно использовать для построения полных анатомических и функциональных карт мозга. Ученые уже работают над созданием первой такой карты, для начала — карты маленького мозга мухи-дрозофилы.

Создание подобных карт для различных видов, в том числе человека, позволит проводить сравнения мозговой активности в различных контекстах, например, для выявления различий между активностью мозга мужчин и женщин, изменений, связанных со старением организма, болезнями Паркинсона и Альцгеймера и для раскрытия множества других тайн мозга.

Читайте также о том, как паразит токсоплазма внедряется в мозг и контролирует поведение: «Крысы-зомби» и о возможностях стирать воспоминания: «Мозг-RW».

«Коммерческая биотехнология»