История науки и техники

Ученые смогли подсветить нейроны мозга у рыб.

Чтобы отследить активность нейронов, ученые генетически их модифицируют. После этого нейроны могут вырабатывать зеленый флуоресцентный белок (GFP), который начинает светиться в определенных условиях — например, при повышении концентрации кальция в активизирующихся нервных клетках.

Коичи Каваками и его коллеги из Национального института генетики в Сидзуоке (Япония) разработали особо чувствительную версию белка и протестировали ее на мальках рыбы данио в период от 4 до 7 дней после их появления на свет, когда их тело еще
прозрачно.
 
Специалисты решили изучить активность зоны мозга под названием «тектум», отвечающей за зрительное восприятие. Они установи-ли экран, на котором перед обездвиженным мальком пульсировала светящаяся точка. Исследователи увидели, как в тектуме рыбки синхронно со световым сигналом появляется и исчезает аналогичный сигнал — свидетельство нейронной активности. Перемещая точку вверх-вниз и вправо-влево, ученые обнаружили, что сигналы в мозге пробегают в тех же
направлениях.
 
Естественно, существует разница в масштабе между реальными движениями и их отображением в тектуме. Оказалось, что по вертикали движения уменьшаются сильнее, чем по горизонтали. «Думаю, рыбам, так же как и нам с вами, проще различать объекты по высоте, чем по ширине, — говорит Каваками. — Почему — пока неясно».
 
Далее, перед глазами малька помещали его любимое лакомство — инфузорию. Пока добыча была неподвижна, в мозге рыбы не наблюдалось активности, но стоило одноклеточному начать двигаться, как в тектуме тут же возникали сигналы, двигающиеся в такт перемещениям инфузории.
 
Когда малек "шевелит нейронами", их засвеченные специальным флуоресцентным белком области начинают двигаться
 
Когда и охотник, и жертва плавали свободно, характер импульсов менялся: непосредственно перед тем как малек хватал инфузорию, активизировалась передняя область тектума. Вероятно, она каким-то образом связана с двигательными путями (это такая система нейронов, охватывающая мозг, позвоночник и конечности) рыбы (Current Biology, doi.org/kdn).
 
«Новый GFP обладает поистине потрясающей чувствительностью», — отмечает Марта Константин-Патон из Массачусетского технологического института. Она надеется, что с помощью этого протеина можно будет следить за ростом нервных цепей по
мере взросления рыбы.
 
Каваками с коллегами пытаются применить свой метод для изучения деятельности всего мозга. «Мы хотим понять, как работают нейроны, задействованные в процессе обучения малька», — говорит ученый.

Материал опубликован в журнале New Scientist, русская версия, март 2013