d_kishkinev (d_kishkinev) wrote,
d_kishkinev
d_kishkinev

Visualization of neuronal activity in intact freely moving animals

Сейчас fMRI сканеры становятся мощнее по магнитному полю, что уменьшает размер воксела (т.е. объемного пиксела). Это позволило в последние года делать сканирование мозга у небольших животных. Но всё равно, нужно, к примеру, голубей, обучать сидеть спокойно и не дергаться, даже если голова зафиксирована.

Но вообще-то очень часто лучше изучать активность мозга у свободно двигающихся животных. Сейчас все эти программы по нейронаукам, запущенные в Европе и США, будут биться над задачами разработки разных методов визуализации мозга. Чем интакнее и неинвазивнее, тем лучше.

Вот какая пришла безумная идея. А что если вводить в кровь антитела к IEG со слабыми (не несущими в таких дозах вред) радиоактивными метками. По мере активности нейронов и накопления в них того же egr1 (zenk) - один из самых широко используемых маркеров нейрональной активности - или каких-то цитоплазматических маркеров активности (доставлять в ядро не нужно), антитела будут накапливаться в активных клетках, а в других не будут накапливаться. Далее нужно триангулировать источники радиоактивности array из нескольких датчиков радиоктивности, расположенными рядом с животным по разными углами. Рядом, но всё же на неком расстоянии, так что животное может свободно двигаться к неком объеме. До опыта можно сделать CT для точной 3D карты мозга конкретного животного, что облегчит привязку источника радиоактивности и области мозга. Можно сделать и более сложный механизм доставки, так что будут двойные конструкции (антитела к конкретной популяции нейронов, которые доставляют вторую конструкцию внутрь клетки, которая уже присоединяется или нет к IEG).

Понятно, что это очень сложно, но думаю в этом направлении люди тоже думают.

Можно конечно оптогенетикой подойти (трансгенные животные с вставленными генами, вызывающими свечение активных нейронов). Но для этого нужны прозрачные животные или специальные технологии опрозрачивания ранее непрозрачных тканей (кстати, это наверное возможно). Пока для птиц и млеков это сложно или невозможно, зато подходит ко многим беспозвоночным. Проблема - еще нет методов и большого развитого рынка трансгенных животных любых модельных видов (трансгенных птиц только начинают происводить), вне типичных крыс, мышей и дрозофилл (но в этих направлениях двигаются тоже).

Еще сейчас много работ появляется с two photon microscopy (технология, позволяющая смотреть достаточно далеко вглубь ткани). В сочетании с Ca-imaging дает возможность смотреть активность в куске мозга у поверхности, ничего не втякая и не разрушая, разве что нужно оголять этот кусочек мозга). Но опять же нужно животное фиксировать (делаю virtual maze для мышей и крыс, а также дрозофилл, к примеру).

Небольшое видео, демонстрирующее метод (всполохи света - это флуоресценция, вызванная изменением концентрации Ca внутри нейрона)


Лекция на тему метода. Если нет времени, см. 5-8 мин для одного примера.


А вот просто красивое видео, визуализирующее нейрональную структуру мозга в 3D. Это кстати иллюстрация вот к этой статье Chung et al. 2013 про технологию CLARITY. По сути, просто удаление миелинизированных оболочек нейронов из всего мозга, что делает его прозрачным, и при этом сохраняя структуру всех сетей. Кстати, эта технология вполне может применяться вместо привычного tracing для визуализации circuitry определенных сенсорных систем, т.к. делать трейсинг очень сложно и требует расхода многих животных, т.к. нужно много попыток попасть полу-вслепую в нужный кусочек мозга и инъецировать трейсер.

Tags: biotechnology, methods, science, technology
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 5 comments