Нейрон размером с мозг

Отростки нейронов подкорковой ограды проникают в самые далекие отделы мозга.

Чтобы понять, как работает мозг, мы должны знать, как выглядят его нейронные цепочки, как нейроны соединяются друг с другом. А для этого нужно знать, как выглядит каждый отдельный нейрон со всеми его отростками – аксоном и дендритами. Задача чрезвычайно сложная, особенно если решать ее привычными нейробиологическими методами.

Один из этих методов выглядит так: в нейрон вводят краску, которая распространяется по его аксону и дендритам, а затем мозг «шинкуют» на очень тонкие срезы, проверяя, куда пошел краситель. Учитывая, что нейронные отростки часто сильно ветвятся и распространяются на большие расстояния, до конца за ними проследить не всегда удается.

Однако в последнее время нейробиологи изобретают для этой задачи все новые способы, более надежные и не такие трудоемкие, и один из таких способов придумали в исследовательской группе Кристофа Коха, президента Алленовского института мозга. Методами генетической инженерии мышам вводили гены флуоресцентных белков, причем гены были снабжены регулятором, который включал их в ответ на появление некоего вещества.

Когда вещество скармливали животным, гены светящихся белков просыпались, но не везде, а лишь в некоторых нейронах особой зоны мозга под названием ограда. В результате нервные клетки у мышей начинали светиться по всем своим отросткам (флуоресцентные белки постепенно распространялись по всему нейрону), а поскольку таких клеток было немного, их очень легко было различить в толще мозга. Плюс нового метода в том, что он позволяет полностью окрасить живые нейроны без хирургического вмешательства.

Десять тысяч срезов, сделанных из мозговой ткани, соответствующим образом обработанные на компьютере, позволили сделать трехмерную карту трех нейронов ограды. Оказалось, что, хотя они называются нейронами ограды, их отростки распространяются далеко в оба полушария, а один из нейронов целиком опоясывает мозг подобно короне.

По словам самого Кристофа Коха, до сих пор ничего подобного нейробиологам не попадалось. Конечно, и у мыши, и у человека, и у других животных есть очень длинные нейроны – например, в ногах, в которых нейронный отросток может тянуться через всю конечность, или в стволе мозга, чьи нервные клетки проходят через весь мозг. Однако у нейронов ограды есть важное отличие – они контактируют с большинством отделов мозга, контролирующих поведение и анализирующих сенсорную информацию.

Из экспериментов по томографическому сканированию мозга известно, что ограда поддерживает очень много контактов с остальным мозгом, и, хотя она относится к подкорковым структурам, многие полагают, что именно она играет ключевую роль в работе сознания (первыми эту идею выдвинули Фрэнсис Крик и Кристоф Кох еще в середине 2000-х). Однако до сегодняшнего дня никто не рассматривал подробно, как устроены ее нейроны.

Новые данные, безусловно, подтверждают то, что мы знаем про ограду и про ее обширные связи с остальными мозговыми зонами. Изучать ее во многом проще, чем другие нервные центры, не в последнюю очередь благодаря тому, что в ограде не очень много разных типов нейронов.

В ближайшей перспективе, вероятно, нейробиологи попытаются похожим образом проследить и за другими ее клетками – и тогда можно будет сказать, например, в разные ли области идут разные нейроны ограды, или же их отростки группируются в пределах нескольких одних и тех же маршрутов.

По материалам NatureNews.