Znajdź zawartość

Neurogeneza, czyli proces powstawania nowych neuronów, zachodzi w ludzkich mózgach nawet w wieku 87 lat. Do takich wniosków doszli hiszpańscy naukowcy, którzy badali mózgi niedawno zmarłych osób. W ostatnich latach naukowcy nie byli zgodni co do neurogenezy. Zastanawiano się m.in., jak długo (do jakiego wieku) zjawisko to się utrzymuje i jakich ewentualnie regionów mózgu dotyczy. Sporo badań dotyczyło hipokampa, ponieważ to część mózgu najsilniej związana z pamięcią, a logika podpowiada, że do magazynowania nowych wspomnień potrzebne są nowe neurony. Poza tym hipokamp to jedna ze struktur, które ulegają uszkodzeniu w przebiegu chorób neurodegeneracyjnych. W zeszłym roku międzynarodowa grupa naukowców stwierdziła, że neurogeneza w hipokampie kończy się wraz z dzieciństwem. W artykule, który ukazał się w piśmie Nature Medicine, zespół Maríi Llorens-Martín z Center for Networked Biomedical Research on Neurodegenerative Diseases (CIBERNED) w Madrycie dowodzi, że to nieprawda i neurogeneza utrzymuje się do bardzo zaawansowanego wieku. Wcześniejsze badania wykazały, że na wczesnych etapach rozwoju komórki nerwowe zawierają DCX – białko związane z mikrotubulami, charakterystyczne dla migrujących neuronów (ang. doublecortin). Hiszpanie opierali się na tej informacji. Badano ludzi, od których śmierci minęło maksymalnie 10 godzin. Ich mózgi umieszczano w roztworze, który podtrzymuje świeżość tkanki nerwowej. Pobierano cienkie wycinki hipokampa i oglądano je pod mikroskopem w poszukiwaniu DCX. Akademicy podkreślają, że do 9. dekady życia włącznie u zdrowych neurologicznie osób w zakręcie zębatym, który wchodzi w skład formacji hipokampa, identyfikowano liczne niedojrzałe neurony (komórki z DCX). Neurogeneza występowała w mózgach ludzi, którzy zmarli w wieku 43-87 lat. Te same testy przeprowadzono na ludziach, którzy mieli chorobę Alzheimera (ChA). Tutaj znaleziono jednak niewiele przykładów neurogenezy, co sugeruje, że ChA nie tylko pozbawia pacjentów starych wspomnień, ale i nie dopuszcza do powstawania nowych. W tym przypadku liczba i proces dojrzewania neuronów pogarszały się wraz z postępami choroby. Tłumacząc, czemu wyniki są inne od opublikowanych w zeszłym roku, ekipa Llorens-Martín powołuje się na połączenie ścisłej procedury pozyskiwania tkanek do badań i najnowocześniejszych technologii. « powrót do artykułu

Rozdzielczość, określająca zdolność rozróżniania blisko położonych obiektów, jest jednym z kluczowych parametrów technik mikroskopowych. Naukowcy z Instytutu Naukowego Weizmanna w Izraelu oraz Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego zaproponowali i zademonstrowali nową metodę mikroskopii – Quantum Image Scanning Microscopy – opartą na dwóch znanych już technikach i łączącą ich zalety. Jest to pierwsze wykorzystanie kwantowych własności światła fluorescencji do obrazowania próbek biologicznych. Zastosowanie Q-ISM prowadzi do istotnej poprawy rozdzielczości otrzymywanych obrazów względem standardowych metod. Mikroskop optyczny umożliwia tworzenie powiększonych obrazów badanych przedmiotów, co czyni go jednym z podstawowych narzędzi nauk przyrodniczych. Biologów często interesują obserwacje bardzo małych obiektów, nawet mniejszych niż mikrometr, co stanowi wyzwanie, gdyż rozdzielczość klasycznego mikroskopu jest ograniczona – obiekty będące bliżej niż połowa długości fali światła (ok. 250 nm dla światła zielonego) przestają być rozróżnialne. Jedną z podstawowych technik mikroskopowych używanych w naukach przyrodniczych jest mikroskopia fluorescencyjna. Wykorzystuje ona specjalne znaczniki, takie jak białko zielonej fluorescencji (green fluorescent protein, GFP), za którego odkrycie i badanie przyznano w 2008 roku Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii. Użycie znaczników fluorescencyjnych pozwala obserwować wyłącznie interesujące części badanego obiektu. Jak się okazuje, umiejętne wykorzystanie własności znaczników fluorescencyjnych pozwala też przekroczyć ograniczenia rozdzielczości w klasycznej mikroskopii, za co również przyznano Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii w roku 2014. Obecnie istnieje wiele technik pozwalających ominąć ograniczenie dyfrakcyjne, z którego wynika ograniczona rozdzielczość mikroskopu optycznego. Jedną z nich jest mikroskopia konfokalna, w której obraz powstaje poprzez przeskanowanie obiektu i rejestrację natężeń w każdym punkcie skanu za pomocą detektora bez rozdzielczości przestrzennej (np. 1 piksela kamery). Zmniejszając rozmiar detektora można poprawić rozdzielczość kosztem ilości zarejestrowanego światła, w praktyce uzyskując rozdzielczość ok. 1,5 raza większą niż w klasycznym mikroskopie. Mikroskop konfokalny można zmodyfikować, zastępując pojedynczy detektor wieloma detektorami małych rozmiarów. Dzięki temu uzyskuje się wiele przesuniętych względem siebie obrazów o wyższej rozdzielczości, które następnie nakłada się na siebie. Ta metoda, nazwana Image Scanning Microscopy (ISM) pozwala uzyskać obraz o wyższej rozdzielczości bez zbędnej utraty sygnału, w przeciwieństwie do mikroskopu konfokalnego, w którym poprawa rozdzielczości jest uzyskiwana kosztem poziomu sygnału. Każdy ze znaczników fluorescencyjnych, wzbudzony krótkim błyskiem światła, może wyemitować tylko jeden foton. Prowadzi to do antygrupowania fotonów (ang. photon antibunching). Ten kwantowo-mechaniczny efekt jest podstawą mikroskopii korelacji kwantowych, którą intuicyjnie rozumieć można jako wykrywanie brakujących (względem klasycznego światła) par fotonów w danym punkcie. Detekcja pary może być traktowana podobnie do detekcji pojedynczego fotonu o dwukrotnie mniejszej długości fali, co przekłada się na dwukrotnie wyższą rozdzielczość przestrzenną. Możliwe jest wykorzystanie korelacji wyższych rzędów, co prowadzi do n-krotnej poprawy rozdzielczości dla korelacji n-tego rzędu. Naukowcy z Instytutu Naukowego Weizmanna w Izraelu oraz Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego zaproponowali i zademonstrowali nową metodę nazwaną Quantum Image Scanning Microscopy (Q-ISM), opartą na połączeniu ISM oraz mikroskopii korelacji kwantowych i łączącą zalety obu technik. Rejestracja informacji o brakujących parach wymaga detektorów zdolnych do wykrywania pojedynczych fotonów, których nie wykorzystywano dotychczas w standardowym ISM. Mikroskopia korelacji kwantowych liczy brakujące pary fotonów w każdym punkcie skanu przy pomocy detektora bez rozdzielczości przestrzennej. Zastosowanie wielopikselowego detektora oraz adaptacja metody analizy danych do mikroskopii korelacji kwantowych umożliwiła pomiary korelacji w przestrzeni, zwiększając rozdzielczość układu. Mikroskopia korelacji kwantowych dostarcza informacji komplementarnych do tych otrzymywanych z ISM, co pozwala poprawić rozdzielczość i jakość otrzymywanych obrazów. W opublikowanej w prestiżowym czasopiśmie Nature Photonics pracy naukowcy porównali między innymi rozdzielczość przestrzenną metod ISM oraz Q-ISM, otrzymując poprawę rozdzielczości odpowiednio o czynnik 1,3 oraz 1,8 względem standardowego mikroskopu szerokiego pola. Zgodnie z wiedzą autorów jest to pierwsze wykorzystanie kwantowych własności światła fluorescencji do obrazowania próbek biologicznych. Połączenie wysokiej rozdzielczości Q-ISM z wysokim stosunkiem sygnału do szumu standardowej ISM może prowadzić do metody obrazowania znacznie przekraczającej możliwości każdej z technik z osobna. « powrót do artykułu