Учёные создали самую подробную карту нейронных дендритов в мозге мыши

Американские нейробиологи представили уникальную карту формы и структуры нейронов в мозге мыши, достигнув уровня детализации, который ранее считался практически недостижимым. Исследование, опубликованное в журнале Nature Neuroscience, открывает новые возможности для понимания того, как работает мозг и как развиваются неврологические заболевания.

Почему дендриты так важны

Нейроны — это не просто клетки. Их дендриты, похожие на ветви дерева, принимают сигналы от других нейронов и формируют основу для обработки информации в мозге. Любые изменения в их форме могут влиять на память, моторику, принятие решений и даже эмоциональное состояние человека. Но изучать дендриты невероятно сложно: каждая такая структура уникальна, имеет сложную форму, а традиционные методы позволяют исследовать лишь небольшое число нейронов, причём чаще всего в 2D-срезах.

Прорыв UCLA: масштабное картирование нейронов

Команда под руководством профессора Уильяма Яна разработала технологию, позволяющую проводить анализ дендритов сразу в трёх измерениях и в больших объёмах. Ключевым инструментом стали специально выведенные MORF-мыши, в мозге которых отдельные нейроны ярко подсвечиваются благодаря генетической модификации.

Это позволило учёным:

собрать точные 3D-изображения более 3 700 нейронов, изучить два ключевых типа клеток стриатума — D1- и D2-нейроны, сопоставить данные с эталонным атласом мозга, провести глубокий морфометрический анализ по 31 параметру для каждого нейрона. Для сравнения: до этого момента мировая наука накопила данные лишь о примерно 500 нейронах этих типов.

Неожиданные открытия

Исследование показало, что: D1-нейроны имеют более сложную и разветвлённую структуру, чем D2; различия между ними выражены неравномерно — только в отдельных областях стриатума; нейроны формируют «морфологические территории» — зоны с похожими дендритными структурами, получающие разные сигналы из коры головного мозга; старение приводит к одинаковой дендритной атрофии у обоих типов; при болезни Хантингтона наблюдаются тонкие, но значимые нарушения структуры дендритов. Эти данные показывают, что дендритная архитектура гораздо теснее связана с работой нейронных цепей, чем считалось ранее.

Шаг к новым методам диагностики заболеваний мозга

Разработанная технология — «дендритомное картирование» — позволяет изучать изменения структуры нейронов при различных заболеваниях с беспрецедентной точностью. В перспективе метод можно использовать для исследования: болезни Альцгеймера, болезни Хантингтона, заболеваний, связанных с дофаминовой системой, психических расстройств. Учёные уже планируют расширить метод, добавив в него возможность генетических вмешательств, чтобы изучать причинные связи между генами и морфологией нейронов.

Значение для мировой науки

Созданный atlas структуры D1- и D2-нейронов — первый в своём роде и станет основой для будущих исследований мозга. Это также важный шаг к пониманию того, почему определённые нейронные сети уязвимы к болезням и как можно вмешиваться в этот процесс.

• В Египте обнаружен древний «крокодил с длинной мордой», который переписывает эволюцию рептилий
• Как животные получают свои «совершенно несовершенные» пятна и полосы
• Гипергравитация повышает продуктивность мха: японские учёные нашли ген, отвечающий за адаптацию
• Осы, которые умеют «ставить жизнь на паузу»: открытие может помочь замедлить старение у людей
• Против Дарвина: ученые обнаружили, что черви «переписали» свою ДНК, чтобы выжить на суше
• Зимний морской лёд усиливает способность Южного океана поглощать CO₂
• Горбатые киты играют с людьми, пуская кольца пузырей: возможно, это способ общения
• Как жили «полярные динозавры»: ученые воссоздали древнюю экосистему Антарктики 120 миллионов лет назад