Цял мозък на мишка преди и след двудневната обработка с процеса CLARITY. Ако кликнете на снимката, при увеличената версия се виждат някои елементи от прозрачния мозък. Изследването е направено основно с мозък на мишка, но учените успешно са използвали метода и върху риба зебра и съхранени проби от човешки мозък. Снимка: Университет Станфорд
Комбинирайки неврология и химично инженерство, екип от Университет Станфорд разработи метод, с който направи мозъка на мишка прозрачен.
Мозъкът на умрялото животно остава цял – без да се разрязва по какъвто и да било начин – и запазва сложната си триизмерна структура, която може да се разглежда с различни оптични методи и да се маркира с химически проби. Процесът, наречен CLARITY, е напълно нов подход към получаването на образи от цели органи. Описан е в публикация в сп. Nature.
„Изучаването на ненарушени системи с такава молекулярна разделителна способност и цялостен поглед – или способността да се вижда едновременно детайла и цялата картина – е голяма и досега непостигана цел в биологията.”, обяснява Карл Дейзерот, ръководител на екипа. Видеото по-долу дава примери за постигнатите резултати и обяснява повече за метода:
Методът се основава на извличането на непрозрачните елементи – по-конкретно мазнините – от мозъка, при запазване на останалите структурни елементи цели. Това не е лесна задача, тъй като мазнините са в основата на структурата в мозъка (например клетъчните мембрани са съставени от мазнини) и премахването логично води до разпадане на структурата.
„Използвахме химично инженерство, за да придадем ново състояние на биологичната тъкан, в което тя е незасегната, но оптично прозрачна, както и допускаща преминаването на макромолекули”, обяснява Куангун Чънг, основен автор на публикацията.
Новата форма се създава чрез заместването на мазнините в мозъка с хидрогел. Хидрогелът се изгражда от вътрешността на мозъка при процес, подобен на вкаменяването. Първо, мозъка се потапя в хидрогел разтвора, който съдържа хидрогелови мономери. Тези мономери навлизат в тъканта.
При леко затопляне (до температурата на тялото), мономерите започват да се съединяват в полимери, формирайки по този начин мрежа из целия мозък, която фиксира цялата структура, но не се съединява с липидите. След подготовката на тъканта по този начин, липидите биват енергично и бързо изтеглени от мозъка чрез процес, наречен електрофореза.
Това, което остава, е 3D прозрачен мозък с всички важни структури – неврони, аксони, дендрити, синапси, белтъци, ДНК и т.н. на мястото си. Освен прозрачен, мозъкът може да бъде и оцветяван многократно с флуоресцентни антитела, които да маркират конкретни елементи от него. Така е възможно да се получи много информация за един и същ мозък.
Деизерот обръща внимание на това, че данните, които ще се получават от такива прозрачни мозъци са страшно много. „Превръщането на масивните количества данни в полезни наблюдения и познания ще представлява огромно изчислително предизвикателство.” (Източник на информацията и снимката на извадката: Университет Станфорд)
