Uus tehnika muudab hiire aju (läbipaistmatu, vasakul) täiesti läbipaistvaks (paremal) hõlpsamaks kuvamiseks. Pilt: Kwanghun Chung ja Karl Deisseroth, Howard Hughesi meditsiiniinstituut / Stanfordi ülikool
Inimese aju on teadaoleva universumi üks keerukamaid objekte. Vaid 3 naela lihaks pakitud (keskmiselt) on umbes 86 miljardist ühendatud neuronist koosnev kogum, mis moodustab lugematu hulga keerukaid võrgustikke, mis moodustavad teie isiksuse olemuse.
Uurimislaual säilinud aju ei anna aga seda keerukust: see näeb enam-vähem välja nagu halli liha hunnik, sest me ei näe välimiste rakkude membraanide kaudu, et näha üksikuid neuroneid sees.
See probleem on Kwanghun Chungi ja Karl Deisserothi juhitud Stanfordi meeskonna välja töötatud uue tehnika taga, et konserveeritud ajud oleksid valguse jaoks täiesti läbipaistvad. Seda tehes ja seejärel spetsiaalseid keemilisi markereid kasutades, mis kinnituvad teatud tüüpi rakkudele, lõid nad võimaluse näha terveid ajusid kogu nende keerulises, omavahel ühendatud hiilguses. Sellist keerukust on hõlpsasti näha allpool kujutatud hiire ajus, kus teatud tüüpi neuronid on märgistatud fluorestsentsrohelise värviga:
Läbipaistev hiire aju, millele on süstitud roheline värvaine, mis kinnitub närvirakkudele. Pilt: Kwanghun Chung ja Karl Deisseroth, Howard Hughesi meditsiiniinstituut / Stanfordi ülikool
Teadlased väidavad, et nende tehnika, millest teatati täna ajakirjas Nature ilmunud artiklis, toimib nii inimese kui ka hiirte aju konserveerimisel ja seda saab kasutada ka paljude muude organitüüpide jaoks. Meetodi eeliseks on asjaolu, et elundite värv - ja seetõttu ka põhjus, miks need pole selged - tuleneb täielikult rasvamolekulidest, mis moodustavad iga raku membraani.
Elusas ajus säilitavad need molekulid elundi struktuurilise terviklikkuse. Kuid konserveeritud ajus varjavad nad sisemist struktuuri vaatevinklist. Selle probleemi lahendamiseks täitsid teadlased eksperimentaalsed hiireajud hüdrogeelidega - mis seovad rakkude funktsionaalseid elemente (valgud ja DNA), kuid mitte rasvamolekulidega - ja moodustavad tarretisarnase võrgu, mis säilitab algset struktuuri. Seejärel puhastasid nad rasvamolekulid puhastusvahendiga, muutes organi täiesti läbipaistvaks.
Täiesti puutumatu ja läbipaistva hiireaju tootmine (nagu on näidatud ülaloleval pildil) loob igasugu huvitavaid pildistamisvõimalusi. Kui rasvamolekulid on välja loputatud, ei varja eksperimentaalset ega kliinilist huvi pakkuvad elemendid (näiteks neuronivõrgud või geenid) rakumembraane. (Samamoodi kasutatakse sebrakala koos läbipaistvate embrüotega paljudes bioloogiliste uuringute valdkondades.)
Aspektide selgeks nägemiseks lisasid teadlased värvilised keemilised markerid, mis kinnituvad konkreetselt teatud tüüpi molekulidele. Kui see on tehtud, saavad teadlased neid uurida tavalise valgusmikroskoobiga või ühendada digitaalmikroskoopidest mitu pilti, et luua 3D-renderdus.
Kontseptsiooni tõestuseks viis uurimisrühm lisaks hiire ajule protseduuri ka surnud autistliku inimese aju väikeste tükkidega, mis olid laos olnud 6 aastat. Spetsiaalsete keemiliste markerite abil suutsid nad jälgida üksikuid neuroneid üle suurte kudede. Samuti leidsid nad ebatüüpilisi redelitaolisi neuronistruktuure, mida on nähtud ka autismilaadsete sümptomitega loomade ajudes.
Selline üksikasjalik analüüs on varem olnud võimalik ainult mikroskoobi abil pisikeste ajuosade vaevaga uurides, et saada täielik kolmemõõtmeline pilt. Kuid nüüd võib aju eri osade vahelisi ühendusi näha laiemalt.
Fakt, et tehnika töötab kõikvõimalikes kudedes, võib avada palju uusi uurimisvõimalusi: elundi signaalmolekuli radade analüüs, haiguse kliiniline diagnoosimine biopsiaproovis ja muidugi neuronite seoste täpsem uurimine ja inimese aju moodustavad võrgud. Lisateavet vaadake allolevast videost, viisakalt Loodusvideost :
