Nuotraukoje užfiksuota, kaip smegenyse gimsta prisiminimai

Pietų Kalifornijos universiteto (JAV) biologai kartu su dr. Donu Arnoldu bei dr. Richardu Robertsu paviešino įspūdingą nuotrauką, užfiksavusią pelės smegenyse besiformuojančius prisiminimus.

Nuotrauka rodo gyvą neuroną kultūroje: žali taškeliai žymi žadinančias (angl. excitatory) sinapses; raudoni taškeliai žymi slopinančias (angl. inhibitory) sinapses.

Tyrėjai sukūrė gyvame neurone sinapses nušviečiančius mikroskopinius zondus prie sinapsės baltymų prijungę fluorescencinius markerius. Jie leidžia mokslininkams pirmą kartą gyvai stebėti žadinančias bei slopinančias sinapses ir matyti jų pokyčius formuojantis prisiminimams. Rezultatai publikuoti žurnale Neuron.

Sinapsės matomos ryškių taškelių pavidalu išilgai dendritų. Smegenims apdorojant naują informaciją, šie taškeliai keičiasi ir vizualiai parodo, kaip nauji duomenys koreguoja sinapsių struktūrą smegenyse.

„Mokantis ar kuriant prisiminimus smegenyse vyksta fiziniai pokyčiai. Pasirodo, kad pasikeičia sinapsinių jungčių pasiskirstymas,“ – aiškino dr. Arnold.

Zondai veikia kaip antikūnai, tačiau jų jungimasis yra žymiai stipresnis ir prisitaikęs vykti ląstelės viduje. Jie jungiasi prie sinapsėse randamų endogeninių baltymų - PSD-95 ir Gephyrin.

„Naudodami mRNR išdėliojimo metodą (angl. mRNA display), galime iš trilijonų potencialių baltymų atrinkti tą, kuris geriausiai jungiasi prie taikinio,“ – sakė dr. Roberts.

FingR (angl. fibronectin intrabodies generated with mRNA display) vadinami zondai prikabinami prie žaliai švytinčių baltymų, gautų iš mėlynoje šviesoje ryškiai žaliai spindinčių medūzų. Kadangi patys FingR yra baltymai, jų genus galima inkorporuoti į gyvūnų ląsteles ir priversti jas gaminti zondus savaime.

Zondų dizaine randama reguliacinė sistema gali apriboti FingR-GFP (angl. green fluorescent protein) gamybą, kai 100 proc. taikinio baltymų yra pažymėti. Tai panaikina foninę fluorescenciją ir leidžia išgauti ryškesnę, aštresnę nuotrauką.

Šie zondai gali būti patalpinami į gyvų pelių smegenis ir tuomet stebimi per kaukolės langelius (angl. cranial windows) dviejų-fotonų mikroskopijos (angl. two-photon microscopy) pagalba.