Мозъкът – черна кутия, готова да бъде отворена

В продължение на десетилетия учените разглеждат мозъка като истинска черна кутия - а сега Катрин Дулак и Сяоуей Жуанг са готови да я отворят.

Дулак, професор по молекулярна и клетъчна биология в "Хигинс" и Жуанг - професор по наука в "Дейвид Б. Арнолд", са автори на ново проучване, което създаде първия по рода си клетъчен атлас на важна област в мозъка на мишки, което може да е в изключителна помощ за създаване на подобен атлас и за човешкия мозък.

Използвайки авангардна технология за изобразяване, двете учени и техните колеги изследват повече от 1 милион клетки в куб от мозъка с размери 2х2х0.6 милиметра и не само идентифицират повече от 70 различни вида неврони, но също разкриват къде са разположени клетките и какви са техните различни функции.

"Това ни дава зрелищен поглед върху клетъчната, молекулярна и функционална организация на мозъка - никой не е комбинирал тези три гледни точки преди това", казва Дулак. "Тази работа сама по себе си е пробив, защото сега разбираме няколко вида поведение по начини, които никога не сме правили досега. Пробив е и от друга гледна точка - тази технология може да се използва навсякъде в мозъка за всякакви функции".

Според нея, ако наистина искаме да разберем мозъка, имаме нужда от пространствения контекст, защото мозъкът не е като черния дроб или други органи, където клетките са организирани по симетричен начин.

"Мозъкът е необичаен в това, че има топологично подреждане на невроните, така че искаме да можем да погледнем част от мозъка и да видим не само какви са клетките, но и къде са разположени и какви видове клетки се намират около тях", допълва тя.

Методът на Дулак, наречен MERFISH работи чрез задаване на "баркодове" на РНК молекули на клетката, хибридизирането им с библиотека от ДНК сонди за представяне на тези баркодове и след това прочитане на тези баркодове чрез изображения, за да се определи идентичността на отделните молекули на РНК. Многобройни различни баркодове се четат едновременно чрез множество кръгове изображения.

"Ако искате да разгледате 10 000 гена, можете да опитате подхода на грубата сила и да го направите един по един, но никой никога няма да опита", уточнява Дулак. Подходът MERFISH е много мощен, защото ни позволява да разграничим хиляди  различни РНК молекули в само около 10 кръга изображения".

"Можете да видите кои неврони са съседни един на друг... и не само това, а понеже нашите образи са молекулярни, можете да определите как тези клетки комуникират помежду си. Освен това, тъй като MERFISH изображенията имат много високо качество, бяхме способни да идентифицирне ниско експресивни гени, които са от решаващо значение за клетъчната функция", казва Жуанг.

"Вече ще можем да определяме кои клетки са включени в определено поведение по начини, които ние не сме могли преди", продължи тя. "Това е изключително точна, изключително количествена информация и можем да видим къде са тези клетки. Това е клетъчна карта, молекулярна карта и функционална карта - всичко в едно".

Придвижвайки се напред, Dulac и Zhuang се надяват да разгледат по-подробно структурата на хипоталамуса, включително да разберат по-добре как клетките са свързани една с друга.