Как увидеть плотность синапсов в живом мозге человека

До недавних пор исследователям не удавалось запечатлеть «общение» нейронов между собой в живом мозге, не вскрывая при этом череп. Группа учёных Йельского университета в 2016 году разработала неинвазивную технику для «наблюдения» за коммуникацией нейронов живого мозга человека, а назвали они её «изображение плотности синапсов» (synaptic density imaging), о чём написали в Science Translational Medicine. Картирование особенностей «общения» нейронов может помочь, в том числе,  в диагностике и в лучшем понимании заболеваний от эпилепсии до болезни Альцгеймера.

Три проекции ПЭТ синаптической плотности


Говард Федероф (Howard Federoff), невропатолог Университета Джорджтауна в Вашингтоне, не принимавший участие в исследовании, уже окрестил работу «святым Граалем нейронауки».

Метод действует следующим образом. Меченую короткоживущим радиоизотопом, распадающимся с выделением позитрона молекулу вводят в ткань мозга, которая при позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ, подробнее о методе читайте в нашей статье), делает видимыми определённые области мозга. В случае исследования йельских нейробиологов,  «подсвечивались» именно синапсы.

Процедуру изучали на бабуинах. Им вводили радиоактивную молекулу, меченую радиоизотопом 11C ([11C]UCB-J)  которая должна была «цепляться» к синаптическому везикулярному гликопротеину 2А (SV2A). Как следует из названия, он входит в состав везикул, переносящих нейромедиаторы, поэтому они могли достаточно точно «выявить» силу сигнала. Кстати, именно этот гликопротеин является мишенью для некоторых антиконвульсантов, которые применяются приэпилепсии.

Позже учёные сравнили изображение сканирования и результаты вскрытия мозга животного. Выяснилось, что SV2A является действительно точным маркером для проверки синаптической плотности.

Технология применима и для людей. Правда, здесь наиболее «подошли» люди, страдающие височной формой эпилепсии. При помощи сканирования исследователи смогли точно предсказать судороги, которые возникают вследствие снижения синаптической плотности.

Новая технология поможет как в диагностике, так и в контроле течения болезни и эффективностью лечения, считают авторы работы.


Текст: Алексей Паевский

Imaging synaptic density in the living human brain by Sjoerd J. Finnema, Nabeel B. Nabulsi, Tore Eid, Kamil Detyniecki, Shu-fei Lin, Ming-Kai Chen, Roni Dhaher, David Matuskey, Evan Baum, Daniel Holden, Yiyun Huang Richard E. Carson and other in Science Translational Medicine. Published online Jul 2016. DOI: 10.1126/scitranslmed.aaf6667

 

Безглютеновое общество: дань моде или необходимость?

Поколение X  иногда называют поколением «героинового шика», так как их молодость выпала на 1990-е с печальной романтизацией наркотиков, возросшим употреблением героина, первыми сообщениями о ВИЧ…

В погоне за точностью: как диагностировать и лечить эпилепсию

В наше время медицина способна на многое, но, к сожалению, не на все. Пока не научились успешно бороться с запущенными опухолями, лечить наследственные заболевания и…

Генри Молисон. Жизнь, смерть и посмертное бытие человека без памяти

Для обычного человека вот уже 65 лет HM —  это Ee Величество Елизавета II, королева Великобритании и, номинально, еще пятнадцати стран с 1952 года. Однако…

Каков механизм эпилептического припадка?

Петербургские ученые исследовали изменения, происходящие в коре височной доли мозга при продолжительных эпилептических припадках. Несмотря на сложное взаимодействие нейронных сигналов, биологи вместе с физиками смогли…

Десятки тысяч синапсов Пуркинье

И снова у нас клетки Пуркинье. Знаменитые гигантские ветви мозжечка, которые играют важную роль в координации движения. Точнее — клетка Пуркинье. Одна. И мы видим, какое…

Как увидеть «объятия» астроцита и синапса?

Нейробиологи Университета Калифорнии в Лос-Анджелесе (UCLA) создали метод визуализации, который позволяет наблюдать взаимодействие астроцитов с нервными клетками в мозге мыши в режиме реального времени. Они…

Карта электрических синапсов

В нашем организме существуют не только химические, но и электрические синапсы. Судя во всему, это достаточно древние с точки зрения эволюции структуры, и в последнем…

«Белок Паркинсона» оказался полезным для мозга

Учёные из Имперского колледжа Лондона выяснили, что белок альфа-синуклеин, который до этого считался ранним маркёром болезни Паркинсона, оказывается, важен для нормальной работы мозга. Мобилизуя нужное…

«Двуликий Янус» нейропластичности

Одна их важнейших черт головного мозга – это его пластичность. Как недавно выяснилось, она бывает двух видов. О том, что они из себя представляют и…