Filmas su laiko trukme, nufilmuotas smegenyse

Naujo tipo mikroendoskopas leidžia mokslininkams dienas, savaites ar net mėnesius stebėti nervų ląsteles ir kraujagysles giliai gyvo gyvūno smegenyse. Komanda, vadovaujama Markas Schnitzeris , Stenfordo universiteto biologijos ir taikomosios fizikos docentas, sukūrė endoskopą – optinį instrumentą, naudojamą žiūrėti į kūną – kartu su sistema, leidžiančia jį įterpti į tą pačią vietą kartas nuo karto. Ši funkcija leido mokslininkams stebėti nedidelių savybių pokyčius, pavyzdžiui, smegenų ląstelių ryšius.

Smegenų apžvalga: Naudodami giliai į smegenis implantuotą mikroendoskopą, mokslininkai gali pastebėti, kad naviką maitinančios kraujagyslės laikui bėgant išsikraipo.

Manau, kad tai bus veiksminga priemonė stebėti ląstelių savybes ilgą laiką, reaguojant į aplinkos pokyčius, mokymosi metu, senėjimo ar ligos progresavimo metu, sako Schnitzer. Pavyzdžiui, kai kurios vystymosi ir neurodegeneracinės ligos pažeidžia giliai smegenyse esančių neuronų ryšius.

Neurologus ypač domina hipokampas – giliai smegenyse esanti sritis, kuri yra itin svarbi atminčiai. Anksčiau mokslininkai galėjo išsamiai pažvelgti į tokius regionus kaip šis tik labai invaziniais metodais ir vienu momentu. Tačiau daugelis smegenų sutrikimų atsiranda lėtai, sako Schnitzeris. Mes norime ne tik momentinės nuotraukos, bet ir laiko intervalo [filmo] laiko skalėje, kuri yra susijusi su ligos progresavimu.

Schnitzerio komanda keletą metų kūrė mikroendoskopą. Pavadinta optine adata, jos smaigalys yra 500–1000 mikronų skersmens – maždaug pusė ryžių grūdo pločio. Nors prietaisas primena sumažintą endoskopų, dabar dažniausiai naudojamų chirurgijai, versiją, mažas lęšis šiek tiek skiriasi. Mažas prietaiso dydis reiškia, kad išlenktas lęšis, būdingas daugeliui mikroskopų, yra nepraktiškas. Vietoj to, jo lęšis yra pagamintas iš medžiagos, kurios lūžio profilis skiriasi, kad nukreiptų šviesos spindulius.

Naujame tyrime, paskelbtame internete šį mėnesį Gamtos medicina , mokslininkai įrodo, kad gali naudoti mikroendoskopą, kad laikui bėgant stebėtų tą pačią smegenų vietą. Pirmiausia jie į gyvūno smegenis implantuoja stiklinį kreipiamąjį vamzdelį, pastatydami jį tiesiai virš dominančios srities, o jo galiuką dengia mažytis mikroskopo stiklelis. Tada jie gali įterpti mikroendoskopą į vamzdelį ir fotografuoti ląsteles naudodami standartinį dviejų fotonų mikroskopą. Atlikę vaizdą, galite ištraukti mikroadatą, grąžinti gyvūną į narvą, tada vėl įkišti po [dienų ar savaičių] ir pažiūrėti dar kartą, sako Schnitzeris.

Elly Nedivi MIT neurobiologijos docentas teigia, kad galimybė vėl ir vėl sugrįžti į tą pačią vietą gali būti viena iš svarbiausių mikroendoskopo pritaikymų. Galite naudoti jį norėdami sužinoti, ar vaistai turi poveikį, pavyzdžiui, ar navikas reaguoja į gydymą, sako ji.

Pradiniuose eksperimentuose Stanfordo mokslininkai ištyrė neuronines struktūras hipokampe – vienoje iš vienintelių smegenų vietų, kur suaugus gimsta nauji neuronai. Schnitzeris iškėlė hipotezę, kad dėl šio arti naujų ląstelių šios struktūros pasikeis formuojant naujus prisiminimus. Bet tai ne tai, ką mes radome, sako jis. Apžiūrėję daugiau nei 4000 dendritų, pastebėjome labai nedaug pokyčių.

Antrame eksperimentų rinkinyje, skirtame pamatyti, kaip smegenys keičiasi reaguodamos į ligą, Schnitzerio komanda suleido vėžio ląsteles į vieną pelės smegenų pusę. Tada šios ląstelės išaugo į navikus, todėl mokslininkai galėjo stebėti kraujagyslių pokyčius, kurie lydi vėžį. Tyrėjai nustatė, kad vėžinės smegenų pusės kraujagyslės buvo nestabilios, o kraujotaka sulėtėjo. Sveikoji smegenų pusė išliko stabili.

Emily Singer yra biomedicinos redaktorė Technologijų apžvalga.

paslėpti