3D-визуализация обоняния поможет в диагностике болезней

Изучение сетей внутри нервной системы долгое время было ограничено существующей техникой. Сверхбыстрый метод 3D-визуализации, называемый микроскопией SCAPE, позволяет деликатно рассматривать большое количество ткани, не разрушая тонкие сети живых клеток.
3D-визуализация обоняния поможет в диагностике болезней

«Эта технология обеспечит новое понимание того, как мозг декодирует информацию для воспроизведения ощущений, мыслей и действий», – сказал Эдмунд Тэлли, директор Национального института неврологических расстройств и инсульта. Микроскоп SCAPE невероятно полезен для исследований, где большие участки тканей должны наблюдаться в режиме реального времени. Благодаря этой технологии, клетки не повреждаются и могут быть визуализированы на высоких скоростях в трех измерениях. Так ученые могут исследовать много новых вопросов, которые не могли быть изучены ранее.

youtube
Нажми и смотри

Например, обонятельный эпителий расположен глубоко внутри носа и состоит из многих тысяч нервных клеток, каждая из которых содержит один специальный рецептор, реагирующий на определенный запах. Исследования с использованием индивидуальных, простых запахов показывают, что когда мы что-то нюхаем, определенная комбинация нервных клеток активируется, образуя код, который интерпретируется мозгом как конкретный запах. В прошлом ученые могли изучать только ограниченную часть этой области, и методы, которые они использовали, могли повредить ткань, что затрудняло окончательные выводы.

Обонятельный эпителий оказался идеальной мишенью для изучения с помощью SCAPE, поскольку нервные клетки, ответственные за обнаружение запахов, распределены хаотично. Это означает, что важно наблюдать как можно больше клеток, чтобы сделать выводы о характере их активности.

Используя SCAPE, исследователи смогли измерить тысячи обонятельных нервных клеток одновременно. Специалисты использовали такие запахи, как: миндаль, цветочный/жасмин и цитрус. Хотя результаты наблюдения с такими простыми паттернами уже были предсказаны существующей теорией, когда исследователи подвергали ткань запахам по два или три смешанных запаха вместе, они видели гораздо более сложную систему взаимодействующих реакций нервных клеток, чем ожидалось.

«Мы думали, что реакция на смесь запахов будет очень похожа на сумму ответов на исходные запахи», – сказал Стюарт Файрстайн, старший автор исследования. «Вместо этого мы наблюдали сложные взаимодействия, в которых второй запах усиливал реакцию нейрона на первый или, в других случаях, подавлял ее».

Учитывая, что почти все запахи вокруг нас являются сложными смесями, этот механизм может объяснить, как мы различаем огромное разнообразие ароматов, и почему часто бывает трудно выделить отдельные ингредиенты смеси.

Данные этого исследования также могут помочь в обнаружении ранних симптомов ряда болезней. Например, таких как Альцгеймер и Паркинсон. Эти диагнозы часто имеют вероятность потери обоняния в качестве раннего симптома.