Специалисты из Медицинского центра Джонса Хопкинса разработали уникальную технологию «заморозки», позволяющую исследовать микроскопические взаимодействия между нейронами, через которые осуществляется передача сигналов в мозговой ткани мышей и людей. Ранее наблюдать за такими быстрыми событиями было практически невозможно, но новая методика открывает возможность «захвата» ключевых моментов в считанные доли секунды для последующего изучения под электронным микроскопом.

Методика включает в себя сверхбыстрое замораживание мозговой ткани, которая предварительно стимулируется электрическим импульсом и затем мгновенно охлаждается. В исследовании, опубликованном в журнале Neuron, данный подход был применен к образцам мозговой коры человека и тканям мозга мышей, полученным во время хирургических операций по лечению эпилепсии.

Основное внимание уделялось синаптическим везикулам — маленьким пузырькам, содержащим химические сигналы. Эти везикулы сливаются с мембраной, выделяют свое содержимое и быстро восстанавливаются, обеспечивая стабильную передачу сигналов. Нарушения в этом процессе могут привести к сбоям в нейронной связи, что связано с формами болезни Паркинсона.

Используя комбинацию стимуляции и мгновенного замораживания, ученые проследили путь везикул от момента выброса сигнала до их восстановления. В образцах тканей исследователи обнаружили белок Dynamin1xA, ключевой для сверхбыстрого эндоцитоза. Его выявление в тканях разных видов свидетельствует о единстве принципов работы сигналов в человеческом мозге. Это открытие может помочь понять, на каком этапе происходит сбой передачи сигналов при болезни Паркинсона. В дальнейшем ученые планируют применять метод к тканям пациентов, проходящим лечение глубоким стимуляцией мозга, чтобы изучить динамику везикул в условиях заболевания.