Окраска синапсов позволила увидеть запах банана в мозге дрозофил
Группа нейробиологов из Колумбийского и Северо-Западного университетов разработала способ динамического разноцветного подсвечивания синапсов, который позволяет непосредственно увидеть работу нейронных связей. Используя этот метод на мозге плодовой мушки, ученые, например, смогли отличить реакцию животного на запах банана от реакции на запаха жасмина. Результаты работы опубликованы в Nature Communications.
Метод работает следующим образом. В геном мухи вводили генетическую конструкцию, которая кодирует флюоресцентный белок GFP. Однако в данном случае этот белок синтезируется по частям: одна его половина находится на поверхности пузырьков с нейромедиаторами, а другая на пост-синаптической мембране.
Когда синапс срабатывает, то есть нейрон выбрасывает пузырек с нейромедиаторами в межсинаптическое пространство, две половины флюоресцентного белка соединяются и начинают светиться. Причем чем чаще синапс срабатывает, тем излучение ярче. Для создания меток исследователи использовали модифицированные химерные белки, в которых хромофоры зеленого флуоресцентного белка были изменены таким образом, чтобы различные модификации излучали желтое и лазурное свечение. Детектировать свечение можно с помощью микроскопа в течение одного-трех часов после того, как воздействие закончится.
Исследователи изучали нейронные связи, возникающие при задействовании обоняния (запахи разных фруктов и цветов), визуальной и термочувствительной систем мушки. Ученые картировали, как различные синапсы активизируются во время воздействия различных стимулов. Используя эти данные можно было установить, какой запах муха ощущает и воздействовало ли на нее тепло или холод.
Хотя подобная техника уже использовалась раньше на червях, в новом исследовании ученым впервые удалось пометить синапсы различными цветами в пределах одного и того же живого организма. По мнению ученых, этот метод может быть легко адаптирован для отображения контактов в любых модельных организмах.