Специалисты из Медицинского центра Джонса Хопкинса разработали инновационную технологию «заморозки», позволяющую детально изучить микроскопические связи между нейронами, обеспечивающие передачу сигналов в мозговой ткани как мышей, так и людей. Ранее такое наблюдение было затруднительным из-за высокой скорости этих процессов, однако новая техника позволяет зафиксировать ключевые моменты в считанные доли секунды с помощью электронного микроскопа.
Методика основывается на сверхбыстром замораживании: мозговую ткань активируют электрическим импульсом, после чего моментально охлаждают, получая точные изображения текущих процессов. В исследовании, опубликованном в журнале Neuron, ученые применили этот подход к образцам коры человека, полученным во время операций по лечению эпилепсии, что дало возможность увидеть реальные нейронные взаимодействия.
Центром внимания стали синаптические везикулы — миниатюрные пузырьки, содержащие химические сигналы. Они сливаются с мембраной, выделяют содержимое и быстро возвращаются в исходное состояние, что обеспечивает стабильную передачу нейронных импульсов. При сбоях в этом процессе может нарушаться связь между нейронами, что связано с формами болезни Паркинсона, составляющими большинство случаев заболевания.
Сочетание электрической стимуляции и мгновенного охлаждения позволило отслеживать путь везикул от выброса сигнала до их повторного восприятия. В образцах мозга мышей и человека был обнаружен белок Dynamin1xA, ключевой для процесса эндоцитоза, что свидетельствует о схожести сигналов в мозгах разных видов. Эта визуализация открывает новые возможности для понимания механизмов нарушения передачи сигналов при болезни Паркинсона. В дальнейшем исследователи планируют применить метод к образцам тканей пациентов, проходящих глубокую стимуляцию мозга, для изучения динамики везикул в условиях заболевания.