Vědci vyvinuli převratnou techniku nazvanou shock-and-freeze, která umožňuje vědcům pozorovat aktivitu mozkových buněk v bezprecedentních detailech. Technika zahrnuje rychlou stimulaci neuronů elektřinou a jejich bleskové zmrazení, uchování pro podrobné studium. Cílem je získat vhled do neurologických stavů, jako je Parkinsonova choroba, kde narušená signalizace hraje zásadní roli.
Jak funguje metoda šoku a zmrazení
Proces kombinuje elektrickou stimulaci s ultrarychlým, vysokotlakým kryogenním zmrazením. Tato technika zachycuje mozkové buňky v akci a odhaluje dynamiku, která nastává příliš rychle pro tradiční pozorování. Technika byla testována na myší a lidské mozkové tkáni týmem z Johns Hopkins University School of Medicine.
Výsledky poskytly vysoce kvalitní podrobnosti o fungování synapsí – spojení mezi neurony odpovědnými za přenos signálů – a také o chování vezikul, které přenášejí chemické zprávy mezi buňkami. Tyto interakce jsou zásadní pro kognitivní procesy, jako je učení a paměť.
Klíčové poznatky: Ultrarychlá endocytóza
Jedním z nejdůležitějších objevů bylo pozorování ultrarychlé endocytózy, recyklačního procesu, při kterém jsou použité vezikuly eliminovány a nové jsou vytvořeny za méně než 100 milisekund. Tento proces je nezbytný pro udržení nepřetržité nervové komunikace. Vědci také identifikovali dynamin1xA jako klíčový protein pohánějící tuto endocytózu.
“Tento přístup má potenciál odhalit dynamické, vysoce přesné informace o obchodování se synaptickou membránou v celých řezech lidského mozku,” uvedli vědci ve svém publikovaném článku.
Skutečnost, že tato zjištění byla konzistentní v myší i lidské tkáni, podporuje použití zvířecích modelů při výzkumu mozku, což umožňuje sebejistou extrapolaci výsledků.
Důsledky pro Parkinsonovu chorobu
Pochopení toho, jak fungují synapse a vezikuly na této granulární úrovni, může být rozhodující pro odhalení mechanismů, které jsou základem Parkinsonovy choroby. Předpokládá se, že smrt neuronů u Parkinsonovy choroby souvisí se synaptickou dysfunkcí. Ačkoli je onemocnění komplexní, může tato technika pomoci přesně určit, co se děje na molekulární úrovni špatně.
Výzkumný tým plánuje rozšířit svou práci o analýzu vzorků tkání od pacientů s Parkinsonovou chorobou, kteří podstupují operaci mozku, a porovnává aktivitu vezikul ve zdravých a nemocných mozcích. To může odhalit specifické rozdíly, které přispívají k progresi onemocnění.
Proč je to důležité
Parkinsonova nemoc postihuje miliony lidí po celém světě a očekává se, že její prevalence poroste. Techniky, jako je šok a zmrazení, nabízejí životně důležitý nástroj pro mapování mozkové aktivity v nejmenším měřítku a v co nejkratším čase, což potenciálně vede k účinnější léčbě. Díky vizualizaci dynamiky synaptické membrány v živé tkáni mohou vědci lépe porozumět genetickým i negenetickým formám tohoto stavu.
Rozvoj této metody je významným pokrokem v neurovědě, otevírá nové možnosti pro studium mozkových funkcí a léčbu neurologických poruch.
