Metoda na śledzenie wyładowań neuronów w czasie rzeczywistym

[KopalniaWiedzy.pl 352]

W sprzyjających okolicznościach częstotliwość potencjałów czynnościowych może sięgnąć 100 impulsów na sekundę. Pamiętając o tym, że w mózgu występuje ok. 100 mld neuronów, naukowcy próbowali wyjaśnić, jak tak rozbudowana aktywność przekłada się na konkretne myśli i zachowania. Niestety, dotychczasowe metody monitorowania neuronów były albo zbyt wolne, albo zbyt holistyczne. Ostatnio jednak zespół z Duke University i Uniwersytetu Stanforda opracował technikę o rozdzielczości czasowej ok. 0,2 ms, co pozwala uchwycić w czasie rzeczywistym potencjały czynnościowe w mózgu ssaka.

Jak wyjaśnia prof. Yiyang Gong, połączono białko szybko wyczuwające potencjały czynnościowe z innym białkiem pełniącym funkcję wzmacniacza sygnału.

Jeszcze jako doktor w laboratorium Marka Schnitzera ze Stanforda Gong próbował stworzyć z kolegami czujnik, który byłyby w stanie dotrzymać kroku neuronom. Ostatecznie białko odkryte u glonów zmodyfikowano w taki sposób, by było wrażliwe na czynność napięciową i reagowało na nią bardzo szybko. Niestety, emitowane w odpowiedzi światło nie było na tyle jasne, by rozwiązanie znalazło zastosowanie w eksperymentach. Potrzeba było jeszcze wzmacniacza.

Mając to na uwadze, Gong i inni połączyli czujnik napięcia z najjaśniejszym dostępnym białkiem fluorescencyjnym. Białka umieszczono na tyle blisko, że mogły kontaktować się optycznie, nie spowalniając układu.

Kiedy element czujnikowy wykrywa potencjał, absorbuje więcej światła. Pochłanianie większych ilości światła fluorescencyjnego białka sprawia, że w odpowiedzi na wyładowanie neuronu układ się przygasza - wyjaśnia Gong.

Czujnik dostarczano do mózgu myszy za pomocą wirusa, a u muszek owocowych zastosowano odpowiednią modyfikację genetyczną. W obu przypadkach naukowcom udało się doprowadzić do ekspresji białka w wybranych neuronach i obserwować czynność napięciową.

« powrót do artykułu