Исследователя Caltech начинают новый метод для того чтобы увидеть нервные соединения в живя мухах

Людской мозг составлен миллиардыов невронов связанных проволокой совместно в затейливых сетях и связывать через электрические ИМПы ульс и химические сигналы. Хотя neuroscientists делали прогресс в понимать много функций мозга--как регулируя сон, памяти, и принимающ решениея--визуализировать всю «монтажную схему» нервных соединений повсеместно в мозг не возможен используя в настоящее время доступные методы. Но теперь, используя фруктовые мух дрозофилы, исследователя Caltech начинали метод легко для того чтобы увидеть что нервные соединения и подача сообщений в реальное временя в пределах жить летают. Работа направлял к шаг вперед к создавать карту много соединений всего мозга мухы, которые смогли помочь научным работникам понять нервные цепи внутри людские мозги также.

Бумага описывая работу кажется он-лайн в вопросе 12-ое декабря eLife. Исследование было сделано в лаборатории профессора Карлоса Lois исследования Caltech.

«Если инженер-электрик хочет понять, то как компьютер работает, первая вещь которую он или она хотели бы к давати в численном выражении как различные компоненты связаны проволокой к одину другого,» говорит Lois. «Подобно, мы должны суметь как невроны связаны проволокой совместно для того чтобы понять как работа мозгов.»

Когда 2 неврона соединяются, они соединяют вместе с вызванной структурой синапсом, космосом через что неврон может послать и получить электрические и химические сигналы к или от другого неврона. Даже если множественные невроны очень близки совместно, им нужно синапсы поистине связывать.

Лаборатория Lois начала вызванный метод для трассировать поток информации через синапсы, ТРАКТОМ (управлением Transneuronal транскрипции). Используя genetically проектированные фруктовые мух дрозофилы, ТРАКТ позволяет исследователям наблюдать которые невроны «говорят» и которые невроны «слушают» путем пробуждать соединенные невроны для того чтобы произвести накаляя протеины.

С ТРАКТОМ, когда неврон «поговорит»--или передает химический или электрический сигнал через синапс--он также произведет и пошлет вдоль дневного протеина который освещает вверх и говоря неврон и свои синапсы с определенным цветом. Все невроны «слушая» к сигналу получают этот протеин, который связывает к так называемой молекуле приемного устройства--genetically разъем исследователями--на поверхности получая неврона. Вязка протеина сигнала активирует приемное устройство и вызывает неврон она прикреплялась к для того чтобы произвести свои, по-разному покрашенный дневной протеин. В этом путе, сообщение между невронами будет видимым. Используя тип микроскопа который может peer через тонкое окно установил головку на ходу, исследователя смогите наблюдать цветастым заревом нервных соединений в реальном времени по мере того как муха растет, движениях, и изменениях опытов в своей окружающей среде.

Подуманы, что причинены много неврологических и психиатрических условий, как аутизм и шизофрения, измененными невронами связь между. Используя ТРАКТ, научные работники могут контролировать нейрональные соединения в мозгах сотни мух каждый день, позволяющ им сделать сравнения на различных этапах развития, между сексами, и в мухах которые имеют генетические перегласовки. Таким образом, ТРАКТ смог быть использован для того чтобы определить как различные заболевания беспокоят соединения внутри цепи мозга. Дополнительно, потому что нервные синапсы изменяют над временем, ТРАКТ позволяет контролю образования синапса и озо дня в день разрушения. Могущ увидеть как и когда невроны формируют или синапсы пролома будут критические к понимать как цепи в мозге собирают по мере того как животное растет, и как они падают врозь с временем или заболеванием.

ТРАКТ можно локализовать для того чтобы сфокусировать внутри на проводке любой определенной нервной цепи интереса, как те которые контролируют движение, голод, или зрение. Lois и его группа испытали их метод путем рассматривать невроны внутри хорошо-понятая ольфакторная цепь, невроны ответственные для обоняния. Их результаты подтвердили существующие данные относительно монтажной схемы этой определенной цепи. В добавлении, они рассмотрели циркадную цепь, которая ответствена для цикла просыпать и спать, где они обнаружило новые возможные синаптические соединения.

ТРАКТ, однако, может сделать больше чем производят монтажные схемы. Transgenic мух можно genetically проектировать так, что метод пробудит получать невроны для того чтобы произвести протеины которые имеют функцию, вернее чем цветастые протеины которые просто трассируют соединения.

«Мы смогли использовать функциональные протеины для того чтобы спросить, «что случается в мухе если я заставляю замолчать все невроны, то которые получают входной сигнал от этого одного неврона? «» говорит Lois. «Или, наоборот, «что случается если я делаю невроны, то которые соединены к этому неврону hyperactive? «Наш метод не только позволяет нам создать монтажную схему мозга, но также genetically доработать функцию невронов в цепи мозга.»

Предыдущие методы для рассматривать нервные соединения были требующий много времени и трудоёмкий, включающ тысячи тонких ломтиков мозга реконструированного в трехмерную структуру. Лаборатория используя эти методы смогла только произвести диаграмму для одиночной, малой части мозга плодоовощ-мухы в год. Дополнительно, эти подходы не смогли быть выполнены на живущих животных, делая его невозможной увидеть как невроны связываемые в реальное временя.

Потому что метод ТРАКТА вполне genetically зашифрован, идеально для пользы в лабораторных животных как дрозофила и zebrafish; в конечном счете, Lois надеется снабдить метод в мышах для того чтобы включить нервное вычерчивание mammalian мозга. «ТРАКТ новый инструмент который позволит нам создать монтажные схемы мозгов и определить функцию соединенных невронов,» он говорит. «Эта информация обеспечит важные ключи к понимать сложные деятельности людского мозга и своих заболеваний.»

Источник: http://www.caltech.edu/news/new-technology-will-create-brain-wiring-diagrams-80863