Две модели ткани мозга, разработанные на основе изображений. Коричневая была создана с использованием нынешних методов, фиолетовая – благодаря новой технике. Грэм Нотт/EPFL
Может быть, большая часть знаний, которую мы имеем о нашем мозге и его структуры не до конца достоверна. Это, по крайней мере, предполагают ученые из EPFL (Ecole Polytechnique F?d?rale De Lausanne).
Для изучения тонкой структуры мозга (в том числе синапсов, связей между нейронами) ученые используют электронные микроскопы. Прежде чем перейти к визуализации, его сначала должны подготовить соответствующим образом. Оказывается, что мозг в этом процессе значительно сокращается, а изображения с микроскопа могут быть искажены – нейроны могут показаться гораздо меньше друг друга, чем в действительности. Ученым из EPFL удалось, наконец, решить эту проблему – они разработали метод, который быстро замораживает мозг, благодаря чему он сохраняет свою настоящую структуру.
В последние годы наблюдается стремительный прогресс в исследовании головного мозга – электронная микроскопия позволяет нам наблюдать и анализировать „архитектуру” мозга в очень подробном масштабе. Одновременно это решение связано с проблемой подготовки мягких тканей для проведения исследований. Как правило, в настоящее время применяются меры по стабилизации, такие, как альдегиды, а затем мозг оседает в смоле. Однако с середины 60-х годов прошлого века известно, что этот процесс вызывает усыхание мозга, было только неясно, насколько оно большое. В результате наши знания об анатомии головного мозга могут быть неполными или, наоборот, несовместимыми с истиной, особенно если речь идет о фактическое расстоянии нейронов от себя, или структуре кровеносных сосудов.
Ученые из EPFL с Натальей Когород, Грэмом Кноттем и Карлом Петерсоном во главе с успехом провели исследование с применением новаторского метода фиксации („криофиксации”), которая предотвращает сжатие мозга при подготовке к электронной микроскопии. Чтобы заморозить ткань головного мозга (до температуры -90 градусов по Цельсию), в течение нескольких миллисекунд используются потоки жидкого азота. Быстрое замораживание (при высоком давлении), кстати, позволяет избежать образования кристаллов в ткани, как это имеет место в обычных морозильниках. В этом методе вода превращается в что-то наподобие стекла, благодаря чему фактическая структура ткани остается нетронутой. После замораживания следует вставлять ткань мозга в смолу. Это требует избавления от „стеклянной воды” и замены ее ацетоном, и в течение следующих нескольких дней следует снова заполнить пробелы смолой.
После того, как ученые заморозили мозг и поместили его в смолу, они начали наблюдение и съемку с использованием трехмерной электронной микроскопии. Затем сравнили изображения мозга с теми результатами, которые возникли при использовании предыдущей методики. Оказалось, что он был гораздо менее „зажат” – значительных потерь с точки зрения внеклеточности не зафиксировано (пространство вокруг нейронов). Кроме того, вспомогательные клетки астроциты, оказались меньше связанными с нейронами и даже кровеносными сосудами в мозге. Однако синапсы оказались гораздо слабее и более обширными.
„Все это показывает нам, что эта техника позволяет очень точное изображение головного мозга. Одновременно она подрывает достоверность предыдущих результатов визуализации. Мы должны еще раз проанализировать анатомию мозга в свете этих новых доказательств” , – прокомментировал Грэм Нотт.
