Egy új technika az egér agyát (átlátszatlan, bal oldalon) teljesen átlátszóvá (jobb oldalon) teszi a képalkotás megkönnyítése érdekében. Kép: Kwanghun Chung és Karl Deisseroth, Howard Hughes Orvosi Intézet / Stanfordi Egyetem
Az emberi agy az ismert világegyetem egyik legösszetettebb tárgya. Mindössze 3 font testbe csomagolva egy hozzávetőlegesen 86 milliárd egymással összekapcsolt neuronból áll, számtalan bonyolult hálózatot képezve, amelyek alkotják személyiségének lényegét.
A vizsgálati asztalon megőrzött agy azonban nem közvetíti ezt a komplexitást: Többé-kevésbé úgy néz ki, mint egy halom szürke hús, mert a külső sejtek membránjain keresztül nem láthatjuk az egyes neuronokat.
Ez a probléma motiválja egy új technikát, amelyet Kwanghun Chung és Karl Deisseroth vezetésével kifejlesztett Stanford csapat fejlesztett ki annak érdekében, hogy a tartósított agy teljes fényt átlátszóvá tegye. Ezzel, majd speciális kémiai markerek használatával, amelyek bizonyos sejtekhez kapcsolódnak, létrehoztak egy módszert, amellyel az egész agy megnézhető komplex, összekapcsolt pompájában. Ez az összetettség könnyen megfigyelhető az alábbi képen látható egér agyban, amelyben bizonyos típusú neuronokat fluoreszkáló zöld festékkel jelöltek:
Átlátszó egér agy, zöld festékkel injektálva, amely az idegsejtekhez kapcsolódik. Kép: Kwanghun Chung és Karl Deisseroth, Howard Hughes Orvosi Intézet / Stanfordi Egyetem
A tudósok szerint technikájukról, amelyet egy ma a természetben megjelent cikkben jelentettek be, tartósított emberi agy, valamint egerek működik, és sok más szervre is alkalmazható. A módszer kihasználja azt a tényt, hogy a szervek színe - és ennek okán nem egyértelműek - teljes egészében annak köszönhető, hogy a zsírmolekulák képezik az egyes sejtek membránját.
Egy élő agyban ezek a molekulák megőrzik a szerv szerkezeti integritását. A megőrzött agyban azonban eltakarják a belső szerkezetet a látás szempontjából. Ennek a kérdésnek a megoldására a kutatók a kísérleti egér agyát hidrogélekkel töltötték meg - amelyek kötődnek a sejtek funkcionális elemeihez (fehérjék és DNS), de nem a zsírmolekulákhoz), és zselésszerű hálót képeznek, amely megőrzi az eredeti szerkezetet. Ezután mosószerrel eltávolították a zsírmolekulákat, így a szerv teljesen átlátszóvá vált.
Teljesen sértetlen, átlátszó egér agy előállítása (amint az a felső képen látható) mindenféle érdekes képalkotási lehetőséget kínál. A zsírmolekulák kiürülése után a kísérleti vagy klinikai szempontból érdekes elemeket (például neuronhálózatok vagy gének) a sejtmembránok már nem takarják el. (Nagyjából ugyanúgy, a zebrahalot átlátszó embrióival erősen használják a biológiai kutatás számos területén.)
A szempontok világossá tétele érdekében a kutatók színes kémiai markereket adtak hozzá, amelyek kifejezetten bizonyos molekulákhoz kapcsolódnak. Miután ezt megtették, a tudósok megvizsgálhatják azokat egy hagyományos fénymikroszkóppal, vagy több képet összekapcsolhatnak a digitális mikroszkópokból egy 3D-s renderelés létrehozásához.
A koncepció bizonyításaként az egér agyán kívül a kutatócsoport az elhunyt autista személy agyának apró darabjaira végezte el az eljárást, amelyeket 6 évig tároltak. Speciális kémiai markerekkel képesek voltak nyomon követni az egyes neuronokat nagy szöveti rétegeken. Megtaláltak atipikus létraszerű neuronszerkezeteket, amelyeket az autizmushoz hasonló tünetekkel rendelkező állatok agyában is megfigyeltek.
Ez a fajta részletes elemzés korábban csak az agy apró szeleteinek mikroszkóppal történő fáradságos vizsgálatával volt lehetséges, hogy a teljes háromdimenziós képet be lehessen vonni. Most azonban az agy különböző részeinek összekapcsolódása tágabb szinten is megfigyelhető.
Az a tény, hogy a technika mindenféle szöveten működik, számos új kutatási lehetőséget nyithat meg: egy szerv jelátviteli molekulájának elemzése, a betegség klinikai diagnosztizálása biopsziás mintában és természetesen az idegrendszer kapcsolatok részletesebb vizsgálata. és az emberi agyat alkotó hálózatok. További információkért nézze meg az alábbi videót, a Nature Video jóvoltából:
