Z novo tehniko so mišji možgani (neprozorni, na levi) popolnoma prozorni (desno) za lažje slikanje. Slika Kwanghun Chung in Karl Deisseroth, Medicinski inštitut Howard Hughes / Univerza Stanford
Človeški možgani so eden najbolj zapletenih predmetov v znanem vesolju. Skupaj v samo 3 kilograme mesa (v povprečju) je sestavljen iz približno 86 milijard medsebojno povezanih nevronov, ki tvorijo nešteto zapletenih mrež, ki sestavljajo bistvo vaše osebnosti.
Ohranjeni možgani na pregledni mizi ne prinašajo nobene te zapletenosti: videti je bolj ali manj kot kup sivega mesa, ker skozi membrane zunanjih celic ne vidimo posameznih nevronov v notranjosti.
Ta težava je motivacija za novo tehniko, ki jo je razvila ekipa Stanforda, ki sta jo vodila Kwanghun Chung in Karl Deisseroth, da naredi ohranjene možgane povsem prozorne za svetlobo. S tem in nato s pomočjo specializiranih kemičnih markerjev, ki se pritrdijo na določene vrste celic, so ustvarili način, kako videti celotne možgane v vsem njihovem kompleksnem, medsebojnem sijaju. Takšno zapletenost je mogoče opaziti na mišjih možganih spodaj, v katerih so bile nekatere vrste nevronov označene s florescentno zelenim barvilom:
Prozorni mišji možgani vbrizgajo zeleno barvilo, ki se pritrdi na nevronske celice. Slika Kwanghun Chung in Karl Deisseroth, Medicinski inštitut Howard Hughes / Univerza Stanford
Znanstveniki pravijo, da njihova tehnika, ki je bila objavljena v prispevku, objavljenem v reviji Nature, deluje tako za ohranjene človeške možgane, kot tudi miši, in se lahko uporablja tudi za številne druge vrste organov. Metoda izkorišča dejstvo, da je barva organov - in s tem tudi razlog, da nista jasna - v celoti posledica maščobnih molekul, ki sestavljajo membrano vsake celice.
Te žive molekule v živih možganih ohranjajo strukturno celovitost organa. Toda v ohranjenih možganih zasenčijo notranjo strukturo od pogleda. Za reševanje tega vprašanja so raziskovalci napolnili možgane eksperimentalne miške s hidrogeli - ki se vežejo na funkcionalne elemente celic (beljakovine in DNK), ne pa na maščobne molekule - in tvorijo želeju podobno mrežo, ki ohranja prvotno strukturo. Nato so z detergentom odstranili maščobne molekule, tako da so organ postali popolnoma prozoren.
Izdelava popolnoma nedotaknjenih, prozornih mišjih možganov (kot je prikazano na zgornji sliki) ustvarja vse vrste zanimivih priložnosti za slikanje. Ko se maščobne molekule odplaknejo, celicnih membran ne zakrivajo več elementi eksperimentalnega ali kliničnega interesa (na primer nevronske mreže ali geni). (Na podoben način se zebre s svojimi prozornimi zarodki močno uporabljajo na številnih področjih bioloških raziskav.)
Da so vidiki jasno razvidni, so raziskovalci dodali obarvane kemične markerje, ki se posebej pritrdijo na določene vrste molekul. Ko to storijo, jih lahko znanstveniki pregledajo z običajnim svetlobnim mikroskopom ali kombinirajo več slik iz digitalnih mikroskopov, da ustvarijo 3-D upodabljanje.
Kot dokaz koncepta je raziskovalna skupina poleg mišjih možganov izvedla postopek na majhnih kosih možganov umrle avtistične osebe, ki so bili v skladišču 6 let. S specializiranimi kemičnimi markerji so lahko izsledili posamezne nevrone čez velike plasti tkiva. Odkrili so tudi netipične nevronske strukture, podobne lestvi, ki so jih opazili tudi v možganih živali z avtizmom podobnimi simptomi.
Tovrstna podrobna analiza je bila prej mogoča le s skrbnim pregledom drobnih rezin možganov z mikroskopom, da bi dobili celostno tridimenzionalno sliko. Toda zdaj je mogoče povezave med različnimi deli možganov videti širše.
Dejstvo, da tehnika deluje na vseh vrstah tkiv, bi lahko odprlo številne nove poti raziskav: analizo signalnih molekulskih poti organov, klinično diagnozo bolezni v vzorcu biopsije in, seveda, podrobnejšo preučitev nevronskih odnosov in mreže, ki sestavljajo človeške možgane. Če želite več, si oglejte spodnji videoposnetek vljudnosti Nature Video :
