От нейрона к мозгу – II: как проходила нейрошкола в Казани

Отпэтчить нуклеоид, захлорировать «землю», войти в баррел и сделать множество других вещей, кажущихся не менее загадочными и сложными, смогли участники международной научно-практической школы «от нейрона к мозгу: расширенный курс по нейрофизиологии — II», которая проходила в Казанском федеральном университете на базе НИЛ нейробиологии развития с 19 по 25 октября 2016 года. На протяжении недели 18 человек из разных уголков страны под чутким руководством кураторов постигали техники экспериментов по электрофизиологии in-vitro и in-vivo, слушали лекции сотрудников лаборатории — учёных с мировым именем, учились обрабатывать данные и проводить их аналитический анализ, а также готовили и защищали собственные проекты.

 ankazan-7686

Подобный формат пока уникален для нашей страны, ибо многие существующие научные школы, в том числе и профильные, в основном базируются на лекциях, а также на каких-то дополнительных активностях типа устных мастер-классов, бизнес-игр, квестов и научных боёв между молодыми учёными. Но именно в Казани в прошлом году впервые придуман особый формат, в рамках которого предусмотрены один полностью лекционный день, а затем в течение следующих нескольких суток — отработка практических навыков непосредственно на установках в малых группах до 3-4 человек.

 Организаторы казанской нейробиологической школы поставили в свои задачи познакомить слушателей с современными подходами, которые в данный момент используются в нейробиологии, а также а интенсивном режиме обучить их на установках для исследования функций центральной нервной системы, которые имеются в лаборатории нейробиологии развития. Кстати говоря, многие преподаватели, в том числе и главный её «зачинщик» — Марат Минлебаев, научный сотрудник НИЛ Нейробиологии (Казань, Россия) и Charge de recherche INMED/INSERM U901 (Марсель, Франция) – работают в Марселе в смежной лаборатории и приехали в Казань специально для того, чтобы поделиться знаниями с «подрастающим поколением».

К участию в нейрошколе приглашались как студенты старших курсов биологических и медицинских специальностей, так и аспиранты, кандидаты наук в области нейробиологии. Младший научный сотрудник НИЛ Нейробиологии, основной работник виртуальной OpenLab нейробиологии и один из кураторов школы Михаил Синцов отметил, что в этом году практически все участники были из целевой аудитории, то есть все так или иначе относились к нейробиологии: кто-то со стороны биофизики, кто-то со стороны физиологии и даже психологии. Это значит, что с точки зрения позиционирования школа попала в самую точку.

«Это ощущалось и на эксперименте. Участники зачастую могли дополнить своими комментариями как наши демонстрационные эксперименты, так и поделиться знаниями по нашим основным проектам. В отличие от лекций и семинаров, здесь, когда участвуешь непосредственно в эксперименте, всплывает много нюансов и деталей для обсуждений. Тут получился даже взаимный обмен опытом», – рассказывает Михаил.

Фундамент теории

Первый лекционный день, в течение которого участники прослушали семь лекций, оказался наиболее насыщенным в плане знаний. Главный редактор портала «Нейроновости», научный журналист Алексей Паевский помог ребятам избавиться от остатков сна рассказом про наиболее свежие новости из мира нейронаук. Научные сотрудники НИЛ Нейробиологии Гузель Валеева, Андрей Розов (также Senior Researcher Max Planck Institute в Гейдельберге, Германия), Илгам Халилов (также Charge de recherche INMED/INSERM U901 в Марселе) и Марат Мухтаров посвятили ребят в тонкости оптогенетических методов исследования мозга, познакомили с механизмами, контролирующими сетевую активность в нейрональных сетях, дали понятие о парной пэтч-регистрации и исследовании с её помощью центральных синапсов, а также рассказали о том, зачем и как можно измерять концентрации ионов хлора и величины pH в живых клетках.

Руководитель лаборатории и Directeur de recherche INMED/INSERM U901 в Марселе Рустем Хазипов провёл показательную экскурсию и подробно рассказал о каждой из четырёх имеющихся в лаборатории установок, а Марат Минлебаев завершил день эмоциональной речью о том, как можно картировать мозг по его функциям с помощью различных оптических методов исследования (например, как «читать» активность коры по зелёному и красному спектрам окси- и дезоксигемоглобина, а также по ИК-излучению активных клеток, которые, по одной из рабочих гипотез, наполняются жидкостью больше своих пассивных соседей).

Когда дело дошло до практики…

Следующие 5 дней участники провели на рабочих местах. На первых двух in-vitro установках они научились «пэтчить», то есть прикрепляться тончайшей полой стеклянной трубочкой с электродом внутри к мембране клетки и фиксировать её жизнедеятельность. Метод получил название пэтч-кламп (англ. patch — фрагмент, clamp здесь — фиксация). В ходе этих манипуляций они регистрировали характерную для нервных клеток гиппокампа долговременную потенциацию при открытии глутаматных рецепторов, которые пропускают кальций в клетку. Также они исследовали гигантский деполяризующий потенциал, характерный для маленького, ещё не созревшего мозга крысят, изучая пирамидные клетки гиппокампа, причём, не по одной, как в предыдущем случае, а сразу всем «скопом», поставив на эту область 16-канальный электрод. Здесь процессами руководили аспирантка Флиза Валиуллина в группе под руководством Андрея Розова и Марат Мухтаров.

 ankazan-7664

«Участники школы имели возможность не только наблюдать ходом эксперимента, но и самостоятельно попробовать приготовить растворы, препараты срезов мозга, а так же зарегистрировать активность клеток головного мозга. Мне было очень приятно видеть заинтересованные лица участников, чувствовать их стремление к новым знаниям и навыкам. Каждому из участников хочется пожелать больших успехов в их научной деятельности и поблагодарить за активное участие в этом мероприятии», — говорит Флиза.

 Но после срезов уже хочется, наконец, перейти и к живому мозгу. На двух почти идентичных по строению, но разных по наполнению установках in-vivo участники занимались регистрацией соматосенсорного ответа на движение уса в живом мозге сразу в двух располагающихся друг над другом структурах — таламусе и соответствующих слоях коры. А в завершении они изучали активность молодого гиппокампа, его характерные рисунки волн, и смотрели, что происходит с этой областью в процессе и после моделирования эпилепсии (крысёнок вдыхал пары флюратила). Здесь наставниками выступили научные сотрудники НИЛ нейробиологии Дмитрий Сучков и Михаил Синцов, а также Гузель Валеева.

 ankazan-7710

«Надеюсь, что знания, которые давали мы, будут полезны «ученикам». Сам формат школы подразумевает индивидуальное общение с участниками, и на эксперименте они дают постоянную обратную связь, то есть говоришь не в пустоту. Вот этот момент был важен уже лично мне, так как я не могу работать на потоке из-за отсутствия обратной связи, но в режиме кураторства, индивидуально, мне работать гораздо комфортнее», — делится Михаил.

Объединить знания полётом мысли

 

После ускоренного ознакомления с методами обработки и анализа всей информации, которая получается в экспериментах, участники готовили и защищали символические проекты. Одна из групп занимались разработкой программы по тотальному многоуровневому исследованию гиппокампа, который с точностью 100% будет «атаковаться» тяжёлыми ионами в далёком космосе вне электромагнитного поля Земли и как-то на это реагировать. Актуальность темы ребята объяснили тем, что человечество планирует уже в 30-х годах полёт на Марс, но учёные пока не могут точно предположить, как этот полёт скажется на головном мозге и когнитивных способностях космонавтов.

Их коллеги занимались более «приземлёнными» и фундаментальными вещами типа методик изучения зрительного анализатора и различных путей, которыми сигнал от сетчатки идёт в мозг. А ещё одна группа решила облегчить жизнь нейрофизиологам и создать оригинальный гаджет в виде маски для крыс, который бы надевался на предварительно очищенные от усиков области мордочки и импульсами имитировал естественные движения вибриссами, управляя движением крысы. Как это использовать в своих «корыстных научных целях», учёные бы придумали сами, тем более, этот проект вызвал наиболее бурное обсуждение. Но пальму первенства почётное жюри из числа преподавателей и сотрудников лаборатории решило отдать фундаментальным исследованиям особенностей того, как мозг крыс принимает и обрабатывает зрительную информацию.

 «На мой взгляд школа прошла хорошо, и ребятам понравилось. Очевидно, что в полной мере овладеть методиками за такой короткий срок невозможно, но основная цель — дать почувствовать вкус предмета и своими глазами увидеть, как выглядит активность одиночных нейронов и нейрональных сетей глазами нейрофизиолога — достигнута. Думаю, что это хорошо для общего развития нейробиологов независимо от того, на какой путь исследований они встанут в дальнейшем», — говорит Рустем Хазипов.

Он также обратил внимание на то, что в следующем году рассматривается вариант изменения формата с уходом от ротационной модели. По его словам, создадутся группы, которые будут углубленно изучать конкретную методику в течение всего курса, и обучение совместится с конкретным проектом, в ходе которого будут ставиться задачи, проводиться исследования, анализироваться результатов, а также в конце – появится по полученным результатам статья. То есть организаторы предпримут попытку пройти полный цикл исследования. А у каждого участника в итоге появится работа на английском языке, которую не стыдно будет опубликовать в любом иностранном серьёзном научном издании.

Текст: Анна Хоружая

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>