Новаторская исследовательская группа разработала SynapShot, первый метод, позволяющий наблюдать в реальном времени за формированием и изменениями синапсов. Этот новаторский метод включает в себя конъюгацию флуоресцентных белков синапсов, что позволяет ученым отслеживать динамику синапсов в реальном времени. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Nature Methods.
Этот метод успешно позволил получить представление о формировании, угасании и изменениях синапсов и был протестирован в различных живых ситуациях на мышах, выявив быстрые и динамичные изменения в синапсах. Это достижение способно произвести революцию в неврологических исследованиях и углубить наше понимание функций мозга.
Человеческий мозг содержит около 86 миллиардов нейронов (нервных клеток) и 600 триллионов синапсов, которые обмениваются сигналами между нейронами, помогая контролировать различные функции мозга, включая познание, эмоции и память.
Интересно, что количество синапсов уменьшается с возрастом или в результате таких заболеваний, как болезнь Альцгеймера, и поэтому исследования синапсов привлекают много внимания. Однако существуют ограничения в наблюдении динамики синаптических структур в реальном времени.
Совместная исследовательская группа под руководством профессора Вон До Хо (Won Do Heo) с факультета биологических наук, профессора Хён Бэ Квона (Hyung-Bae Kwon) из Медицинской школы Джонса Хопкинса (Johns Hopkins School of Medicine) и профессора Санкю Ли (Sangkyu Lee) из Института фундаментальных наук (IBS) заявила, что разработала первую в мире технику, позволяющую в режиме реального времени наблюдать за формированием, исчезновением и изменениями синапсов.
Команда профессора Хео конъюгировала димеризационные флуоресцентные белки (ddFP) с синапсами, чтобы наблюдать процесс, в котором синапсы создают связи между нейронами в реальном времени. Ученые назвали эту технику SynapShot, объединив слова «синапс» и «снимок», и успешно отслеживали и наблюдали в реальном времени процессы формирования и исчезновения синапсов, а также их динамические изменения.
В рамках совместного исследовательского проекта команды ученых под руководством профессора Хо и профессора Сангю Ли из IBS была разработана технология SynapShot с зеленой и красной флуоресценцией, которая смогла легко различить синапс, соединяющий два разных нейрона. Кроме того, объединив оптогенетический метод, который может контролировать функцию молекулы с помощью света, команда ученых смогла наблюдать изменения в синапсах, одновременно вызывая определенные функции нейронов с помощью света.
Благодаря дальнейшим совместным исследованиям под руководством профессора Хён-Бэ Квона из Медицинской школы Джонса Хопкинса команда профессора Хо спровоцировала несколько ситуаций на живых мышах, включая обучение визуальному распознаванию, упражнения и анестезию, а также использовала SynapShot для наблюдения за изменениями в синапсах в каждой ситуации в режиме реального времени. Наблюдения показали, что каждый синапс может меняться довольно быстро и динамично. Это был первый случай, когда изменения синапсов наблюдались у живого млекопитающего.
Профессор Хео заключает: «Наша группа разработала SynapShot в сотрудничестве с отечественными и международными исследовательскими группами и открыла возможность непосредственных наблюдений за быстрыми и динамичными изменениями синапсов, что было трудно сделать ранее. Мы ожидаем, что этот метод произведет революцию в методологии исследований в области неврологии и сыграет важную роль в прояснении будущего науки о мозге».
Авторы другого исследования утверждают, что слишком большие синапсы могут быть причиной шизофрении