Ученые создали метод быстрого картирования связей мозга с помощью РНК-штрихкодов

Исследователи из Университета Иллинойса разработали революционный метод картирования нейронных связей в мозге, присваивая каждому нейрону уникальный молекулярный «штрихкод» из РНК. Технология, названная Connectome-seq, позволяет с высокой скоростью и точностью определять, какие именно клетки соединены между собой через синапсы.

Традиционные методы картирования мозга были медленными и трудоемкими, требуя ручной сборки данных из тончайших срезов ткани. Новая же технология переводит задачу определения нейронной связности в проблему секвенирования. Специальные белки переносят РНК-штрихкоды из тела нейрона к синапсам. Затем ученые изолируют синапсы и с помощью высокопроизводительного секвенирования определяют, какие пары штрихкодов встречаются вместе, что указывает на прямую связь между нейронами.

Мы перевели проблему нейронной связности в проблему секвенирования... С этой информацией мы можем восстановить сложную карту, которая представляет связи между всеми этими, казалось бы, плавающими группами, — пояснил руководитель исследования Боксуан Чжао.

В испытаниях на мышах команда смогла картировать более 1000 нейронов в понтоцеребеллярной цепи мозга, обнаружив ранее неизвестные паттерны связей. Метод обладает беспрецедентным разрешением на уровне одного синапса и масштабируемостью.

Эта технология открывает новые возможности для изучения нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера, позволяя сравнивать нейронные цепи здорового мозга и мозга на разных стадиях болезни для выявления ранних изменений.

Если мы сможем определить, где именно находится слабое звено, которое запускает весь катастрофический каскад при болезни Альцгеймера, сможем ли мы целенаправленно укрепить эти связи, чтобы болезнь замедлилась или не прогрессировала? — задается вопросом Чжао.

Исследование, опубликованное в журнале Nature Methods, было поддержано грантами от Wu Tsai Neurosciences Institute Стэнфордского университета, фонда Elsa U. Pardee Foundation и Edward Mallinckrodt Jr. Foundation.