BARseq создает лучшую карту мозга

By Валерия Мешкова No comments

BARseq создает лучшую карту мозга
                BARseq продемонстрирован в слуховой коре мыши. Окрашивание пурпуром показало, какие нейроны обладают активностью определенного гена (Fezf2). Зеленое окрашивание указывало на наличие этикетки со штрих-кодом и показа, какие нейроны связываются. В совокупности эта информация помогает нейробиологам классифицировать нейронные типы. Кредит: Zador lab/CSHL, 2019

Лаборатория Cold Spring Harbor Профессор Энтони Задор сделал следующий шаг в своем стремлении решить, как именно устроен мозг.
                                                                                       

Задор, нейробиолог, чья лаборатория изучает, как схемы мозга опосредуют и управляют сложным поведением, около 10 лет назад поставил перед собой задачу отобразить три столпа функции мозга: связь, экспрессия генов и физиологическая активность. Поскольку технологии не существовало, чтобы эффективно это делать, его команда разработала MAPseq, метод, используемый для картирования связей различных клеток мозга и лучшего понимания того, как они взаимодействуют друг с другом. На протяжении многих лет Задор и его лаборатория продолжали совершенствовать технику.

В исследовании, опубликованном в последнем выпуске Cell, лаборатория Задора, которую возглавляет научный сотрудник Сяоинь Чен и первый автор статьи, представляет BARseq, следующее поколение MAPseq. Новая технология может быть использована для расширения карты мозга путем точного определения местоположения нейрона. Это позволяет BARseq определять не только связи нейрона, но также его паттерн экспрессии генов и его физиологическую активность — две части головоломки, которую MAPseq не мог обработать.

«Мозг — это, по сути, цепь. Это группа нейронов, связанных друг с другом», — сказал Задор. «Чтобы добиться прогресса в нейробиологии, мы должны уметь понимать, как эти нейроны связаны друг с другом, и в идеале иметь возможность связывать их с другими аспектами нервной функции, такими как экспрессия генов и нейрональная активность».

BARseq разработан, чтобы помочь исследователям приблизиться к этой цели. Он основан на той же концепции, что и MAPseq, с несколькими важными обновлениями.

Исследователи использовали MAPseq, чтобы пометить каждый нейрон уникальным штрих-кодом, состоящим из генетических последовательностей. Следуя этим меткам по всему мозгу, они могут видеть, куда нейроны отправляют сообщения, а затем отображают пути, по которым эти сигналы образуются между различными областями мозга. Это называется соединением мозга.

Проблема с MAPseq заключалась в том, что процесс мечения нейронов — где клетки мозга должны были быть смешаны вместе, разделены и затем помечены — приводил к плохому пространственному разрешению. В результате получилась размытая карта, из-за которой исследователям было трудно увидеть, как нейрон связан с определенной опорой, такой как экспрессия генов. Низкое разрешение также не позволяло исследователям точно определять, где именно в мозге расположен нейрон.

BARseq решает эту проблему, позволяя исследователям маркировать и упорядочивать нейроны in situ или в их первоначальной форме и расположении на головном мозге. «В общем, вы можете точно видеть, где находятся нейроны, когда мы упорядочиваем штрих-коды», — сказал Чен.

Команда использовала BARseq для картирования соединений 3579 нейронов в слуховой коре головного мозга мыши. Соответствие паттернов связи с экспрессией генов позволяет ученым характеризовать различные типы клеток и определять их специфические функции в мозге. Это может оказаться ценным инструментом для изучения того, как формируются нейронные схемы.

«Если бы у нас была полная схема подключения, карта, которая послужила бы основой для понимания мышления, сознания, принятия решений и того, как они ошибаются при психоневрологических расстройствах, таких как аутизм, шизофрения, депрессия, ОКР», — сказал Задор.

BARseq, как и его предшественник, гораздо менее дорог, трудоемок и трудоемок, чем современные картографические технологии. Его лаборатория использовала его для отображения до десятков тысяч нейронов на животное в течение нескольких недель при относительно низкой стоимости.

Сейчас команда совершенствует BARseq для достижения синаптического разрешения для еще более четкого и более точного отображения. Хотя BARseq может точно определить, где начинается нейронное соединение, он может дать только точную оценку того, где оно заканчивается.

«Сейчас я могу сказать вам, куда нейрон посылает свои аксоны, но я не могу точно сказать, с какими нейронами он формирует синапсы», — сказал Задор. «Нам все еще не хватает пространственного разрешения в пункте назначения. Но мы работаем над этим».

Добавить комментарий