Знайдено спосіб перепрограмувати мозок

Опубликованно 03.07.2018 01:30

Ученим з Массачусетського технологічного інституту вдалося перепрограмувати нейронну мережу в мозку мишей, виявивши механізми, що лежать в основі нейропластичності. Стаття з результатами роботи опублікована в журналі Science.

Відомо, що нейронні мережі в мозку здатні змінюватися у відповідь на конкретні сенсорні сигнали, але при цьому продовжують залишатися стабільними. В той момент, коли по нейрону проходить електричний імпульс, посилюються або послаблюються його зв'язку з іншими нервовими клітинами. Цей процес лежить в основі нейропластичності — властивості мозку людини і тварин змінюватися при певних умовах і навіть відновлювати втрачені зв'язки.

Дослідники здійснили перепрограмування окремих нейронів в первинній зоровій корі у безсонних мишей. Гризунам провели розтин черепа, після чого в зацікавив нейрон був введений ген що флуоресціює білка GCaMP6, який починає випромінювати світло при проходженні через клітку імпульсу. Це було необхідно для візуалізації змін, що відбуваються в клітині. Крім того, деякі нервові клітини по сусідству був впроваджений ген CHR2, що кодує білок родопсин, що викликає збудження нейронів у відповідь на пряме опромінення світлом.

Зміни в нейроні відстежували за допомогою двофотонної мікроскопії. Через п'ять днів після операції гризунів, у яких в ході експерименту була зафіксована голова, демонстрували сірий екран з білим квадратом, які з'являтимуться на одну секунду у випадкових точках. При цьому в певні моменти білий квадрат потрапляв в ціль (мішень), яка була зміщена трохи в бік від «поля зору» нейрона з флуоресцирующим білком, але «сприймалася деякими іншими нейронами по сусідству з ним.

В той момент, коли квадрат збігався з мішенню, відбувалася світлова стимуляція «сприймають» його нейронів. В результаті у нейрона з GCaMP6 спостерігалося збільшення розмірів дендритних шипиків, утворюють синаптичні з'єднання з цими клітинами. Це дозволяло змістити його «поле зору» на мішень. Одночасно з цим зменшувалися шипики, що з'єднують нейрон з клітинами, що не беруть участь у проведенні зорового сигналу. Таким чином здійснювалося перепрограмування невеликий нервової мережі.

Вчені також зафіксували зміни в активності білкових рецепторів AMPA, яка корелювала з посиленням і ослабленням зв'язків. За словами дослідників, їм вперше вдалося перепрограмувати окремі нейрони в мозку живої істоти і спостерігати за молекулярними механізмами, що лежать в основі пластичності.Більше важливих новин в Telegram-каналі «Стрічка дня». Підписуйся!

Категория: Наука