Новый биосенсор выявлял миллисекундную активность нейронов глубоких слоев мозга

Ученые медицинского колледжа Бэйлора (ВСМ) разработали новый метод визуализации и измерения электрической активности нейронов определенных структур мозга, указано на сайте BCM и в публикации в Cell. Исследователи сообщили о разработке биоиндикатора JEDI-2P, который реагирует на изменение электрических потенциалов нейронов, включая глубокие слои мозга.

Биосенсор относится к отрицательным флуоресцирующим белкам, которые при выявлении электрических сигналов становятся тусклее. Визуализация проводится с помощью двухфотонной, или сканирующей, микроскопии, которую используют для получения трехмерных изображений живых клеток и тканей. Как сообщают исследователи, биоиндикатор использует оборудование, доступное во многих лабораториях.

Новый метод позволяет отображать активность определенных и более глубоких структур мозга в течение более длительного времени, чем это было возможно ранее.

Сначала ученые из BCM сконструировали биосенсоры GEVI, или генетически кодируемые индикаторы напряжения. Они представляют собой флуоресцентные белки, яркость которых «меняется» при изменении электрической активности нейронов. В ходе эксперимента из тысячи вариантов GEVI исследователи отобрали JEDI-2P, который оказался стабильнее, ярче и чувствительнее других.

Новая технология помогла устранить три серьезных недостатка существующих методов: следить за электрической активностью живого организма в течение 40 минут, а не нескольких минут, выявлять «всплески» электрической активности нейронов длительностью в одну миллисекунду и неинвазивно отслеживать сигналы в глубоких слоях коры головного мозга.

Нейробиологи из медицинского колледжа Бэйлора, регистрируя изменение флуоресценции JEDI-2P, выявляли электрическую активность аксонов дрозофилы и клеток сетчатки мыши. Новый биосенсор регистрировал электрические сигналы нейронов коры бодрствующих мышей в течение 30 минут.

До разработки нового поколения флуоресцентных биоиндикаторов наблюдение ограничивалось поверхностными структурами мозга, подчеркивает главный исследователь Франсуа Сен-Пьер (François St-Pierre). Разработанная технология позволяет неинвазивно отслеживать сигналы в глубоких слоях коры мозга.