Нов инструмент разчита мозъчните химически сигнали в реално време

Невробиолози от САЩ синтезираха нов протеин, способен да открива освобождаването на глутамат, главния възбуждащ невротрансмитер в мозъка, с чувствителност на нивото на отделните везикули. Този пробив ще позволи на изследователите да наблюдават взаимодействието на мозъчните клетки в реално време и да регистрират химическите сигнали, които досега оставаха неоткриваеми. Разработката обещава да ускори изследванията на неврологичните заболявания, включително болестта на Алцхаймер, шизофренията, аутизма и епилепсията.

Милиарди неврони комуникират помежду си, като изпращат електрически импулси по дълги разклоняващи се структури, наречени аксони. Когато електрическият сигнал достигне края на аксона, той не може да премине през малката пролука до следващата клетка, известна като синапс. Вместо това сигналът предизвиква освобождаването на химически посредници, или невротрансмитери, в синапса. Глутаматът, най-разпространеният невротрансмитер в мозъка, е особено важен за паметта, ученето и емоциите. Когато глутаматът достигне до следващия неврон, той може да го накара да се активира и да предаде сигнала по-нататък.

Този процес наподобява верижна реакция, но е много по-сложен. Всеки неврон получава входни сигнали от хиляди други и само определени комбинации и модели на тези входни сигнали активират приемащия неврон. Благодарение на новия протеинов сензор учените вече могат да определят кои модели на входящите сигнали водят до активиране на неврона, съобщава Scitech Daily.

Протеинът, разработен от учени от Института „Алън“ и Медицинския институт „Хауърд Хюз“, е молекулярният „глутаматен индикатор“ (iGluSnFR4). Той е достатъчно чувствителен, за да открива и най-слабите входящи химически сигнали, обменяни между невроните.

Досега наблюдението на тези входящи сигнали в жива мозъчна тъкан беше практически невъзможно. По-ранните технологии бяха или твърде бавни, или недостатъчно чувствителни, за да измерват активността в отделните синапси. В резултат на това изследователите можеха да видят само фрагменти от невронната комуникация, а не пълния обмен на данни.

Разкривайки кога и къде се освобождава глутамат, iGluSnFR4 предлага нов начин за тълкуване на сложните модели на активност, които подпомагат ученето, паметта и емоциите. Изследователите вече могат да наблюдават взаимодействията на невроните в мозъка в реално време, вместо да правят косвени заключения за тяхната активност.

Откритията могат значително да променят начина, по който се измерва и анализира невронната активност в невробиологичните изследвания. Откритието има важни последици за лечението на невродегенеративните заболявания. Нарушената глутаматна сигнализация е свързана с болести като болестта на Алцхаймер, шизофренията, аутизма и епилепсията. Инструментите, които могат да проследяват по-точно тези сигнали, ще помогнат да се разбере какво е нарушено при тези заболявания.