Давняя мечта нейробиологов — увидеть разом все межнейронные связи в мозге и не запутаться в них — кажется, начинает сбываться. Как сообщают в журнале Nature исследователи из Стэнфордского университета (США), им удалось сделать мозг оптически прозрачным, но при этом так, что нейроны в нём остаются видимыми.

Существующие нейроанатомические технологии позволяют рассмотреть клеточную структуру мозга, но лишь на очень тонких срезах ткани. Чтобы понять, как устроена какая-нибудь функциональная зона мозга целиком, нужно совместить огромное количество таких «стоп-кадров», и сделать это без ошибок. Решить такую головоломку крайне трудно, практически невозможно.

Учёные из Стэнфорда придумали, как увидеть мозг изнутри, не прибегая к «шинкованию» его на тысячи кусочков. Главным препятствием для лучей света служат липиды, из которых состоит, например, миелиновая обмотка нейронных аксонов. Липиды можно удалить детергентом, скажем, лаурилсульфатом натрия (популярнейший реагент, который можно найти абсолютно в любой лаборатории). И такие попытки неоднократно предпринимались, однако вместе с липидами детергент вымывал и значительное количество белков. То есть перед исследователями стояла задача защитить от детергента всё, кроме липидов.

Сделать это удалось с помощью акриламида, ещё одного сверхпопулярного вещества, способного полимеризоваться с образованием геля. Лаборатория Карла Дайссерота разработала следующую технологию: мозг пропитывался акриламидом, связывавшим белки, нуклеиновые кислоты и другие макромолекулы, за исключением липидов. Затем акриламид полимеризовался, и в результате макромолекулы оказывались закреплены в обширной полимерной сетке. При вымывании из этой сетки липидов терялось всего 8% белков (сравните с 41%, вымывавшимся при использовании других методов).

Применив эту технологию, названную CLARITY, к целому мозгу мыши, удалось увидеть нейронную структуру от внешних слоёв коры до таких глубин, как таламус (нейроны при этом несли флюоресцентные метки, без которых их никто в опрозрачненном мозге не увидел бы). Также получилось проследить путь нервного волокна в полумиллиметровом срезе человеческого мозга — и тут необходимо заметить, что для прочих нейроанатомических методов такая толщина среза (всего 0,5 мм!) непозволительно велика.

Итак, смысл метода в том, чтобы создать искусственный скелет, который закрепил бы нужные молекулы (белки и т. п.) и позволил бы очистить структуру от ненужных липидов, которые делают ткань непроницаемой для света. Эффект без преувеличения фантастический, перспективы же этого метода очевидны, в самом прямом смысле этого слова. Так можно, например, изучать распределение белков по нейронам и динамику их перемещения при разных функциональных состояниях нейронов и мозга в целом. Кроме того, это позволит сравнить нейронные связи в здоровом мозге и, скажем, при тяжёлой психоневрологической патологии.

Однако у метода, как можно понять, есть одно серьёзное ограничение: им можно пользоваться только на мёртвом мозге, то есть, чтобы сравнить мозг здорового человека и мозг больного шизофренией или аутизмом, нужно дождаться смерти того и другого. Кроме того, пока что не вполне ясно, влияет ли этот метод на структуру нервной ткани: не получится ли так, что мы будем наблюдать не естественные изменения в мозге, а лишь методические артефакты? В ближайшее время исследователи собираются внести в этот вопрос (да простят нас читатели за невольный каламбур) окончательную ясность.

Подготовлено по материалам Стэнфордского университета.