Учёные открыли «скрытый язык» мозга с помощью нового белкового сенсора

Учёные создали белок, который впервые позволяет наблюдать за химическими сигналами, которые получают клетки мозга, а не только за теми, которые они отправляют. Этот прорыв раскрывает, как нейроны объединяют информацию, и может изменить понимание мышления, памяти и неврологических расстройств.

Новый белок позволяет наблюдать за входящими химическими сигналами мозга. Источник: Shutterstock

Белок, названный iGluSnFR4, действует как молекулярный «индикатор глутамата» — ключевого нейромедиатора, участвующего в процессах обучения и памяти. До сих пор эти входящие сигналы было почти невозможно измерить, так как они очень слабые и быстрые.

Возможность наблюдать за входящими сигналами позволяет изучать, как нейроны обрабатывают информацию. Каждая клетка получает тысячи входных сигналов, и то, как она их комбинирует, определяет, сгенерирует ли она ответ. Этот процесс лежит в основе принятия решений, мыслей и формирования памяти.

Открытие также открывает новые пути для исследования болезней. Проблемы с передачей сигналов глутамата связывают с болезнью Альцгеймера, шизофренией, аутизмом и эпилепсией. Более точные измерения могут помочь найти биологические корни этих расстройств. Кроме того, фармацевтические компании смогут использовать сенсор для оценки влияния экспериментальных препаратов на реальную синаптическую активность.

Белок был разработан исследователями из Института Аллена и исследовательского кампуса Janelia. По словам ведущего автора исследования, доктора Каспара Подгорски, до этого учёные могли измерять только исходящие сигналы нейронов, что оставляло большой пробел в понимании.

Это как читать книгу, в которой все слова перепутаны, и не понимать их порядок. То, что мы делаем, — добавляем связи между этими нейронами, и теперь мы понимаем порядок слов на страницах и их значение.

Новый инструмент позволяет учёным наблюдать за коммуникацией нейронов в мозге в реальном времени. Исследование было опубликовано в журнале Nature Methods. Белок iGluSnFR4 уже доступен для научного сообщества через некоммерческий репозиторий Addgene.

Источники: sciencedaily.com, Allen Institute.