Исследоваталям из Вирджинии удалось создать трехмерную модель мозга мухи Drosophila melanogaster с разрешением, позволяющим увидеть синапсы и проследить нейрональные контуры, ответственные за поведение. Результаты, полученные в ходе обработки 7 062 срезов мозга и 21 млн изображений опубликованы в Cell.
Credit: Z. Zheng et al./Cell 2018
Ранее мушиный мозг не был «оцифрован» в подобном разрешении. И конечно же, чем глубже взгляд – тем больше сюрпризов: например, ученых ожидали открытие нового типа клеток.
Несмотря на маленький размер и всего 100 000 нейронов в нем, мушки отлично выполняют роль экспериментальных моделей даже в нейронауках, обладая довольно сложным поведением. Посильное для анализа количество нейронов позволяет оценить путь практически любого импульса – от нейрона к нейрону, и быть может, именно это станет основой для выяснения ролей различных нейронных контуров в процессах памяти, формирования полового поведения и других паттернов активности…
Что же стояло за этой не только красивой и полезной картинкой? Сначала необходимо было заказать в это маковое зернышко смесь из тяжелых металлов, затем – получить более 7 тысяч ультратонких срезов и сделать множество фотограф й каждого из них, после чего соединить всё эти 21 миллион снимков в трехмерную модель. Накопление металлов в мембранах и внутренних структурах клеток, после чего полученные срезы облучаются пучками электронов, которые поглощаются областям, в которых накоплены атомы металлов. Это похоже на формирование рентгенографического снимка.
Почему подобное было невозможно раньше? Представьте, каково это – сделать 21 миллион фотографий? Достичь полученного результата помогло создание и использование высокоскоростных камер и двух специально разработанных систем быстрого перемещения образцов ткани с шагом в восемь микрометров, что позволяло им быстро захватывать изображения соседних областей. Отобразить весь срез мозга таким образом оказалось возможным менее, чем за семь минут. Получается, что эта работа – результат слаженной деятельности специалистов разных дисциплин: биологов, физиков, инженеров, микроскопистов, аналитиков, программистов и многих других… теперь более 20 групп ученых из разных лабораторий заняты расшифровкой связей в мозгу плодовых мушек. Впереди наверняка множество новых открытий.
Текст: Дарья Тюльганова
A Complete Electron Microscopy Volume of the Brain of Adult Drosophila melanogaster
Zhihao Zheng,J. Scott Lauritzen et al/
Cell, DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2018.06.019
Читайте материалы нашего сайта в Facebook, ВКонтакте, Яндекс-Дзен и канале в Telegram, а также следите за новыми картинками дня в Instagram.
