Сегодня группа под руководством профессора Адама Кепекса из лаборатории Колд-Спринг-Харбор (CSHL) описывает в журнале Neuron технологию, улучшающую технологию, которая еще десять лет назад казалась волшебной — но, увы, больше не работает. Обе технологии направлены на то, чтобы позволить нейробиологам связать связь определенных типов нейронов с функциями, которые они выполняют, например, когда животное выполняет поведенческую задачу. Однако новая технология — важное улучшение, делающее возможным новые вещи.
Возможность тщательно изучить взаимосвязи между структурой и функцией в различных областях мозга стала огромным шагом вперед в изучении основных принципов, которые позволяют мозгу млекопитающих, включая нас, понимать мир. Около десяти лет назад был представлен новый метод, названный ретроградным отслеживанием вирусов.
Этот метод использует способность определенных вирусов захватывать нейрон в головном мозге, проникая в него в месте, прилегающем к тому месту, где он соединяется с другими нейронами, и перемещаясь назад, вдоль его нитевидного аксона, к основному телу клетки, называемому сомой. . Ретроградное отслеживание было благом для этой области, потому что помогло исследователям установить связи между функциями нейронов, расположенных в широко разделенных областях мозга.Эти ретроградные вирусы «откровенно причудливы, настоящие чудаки», — говорит Кепекс, — «но невероятно полезны. На данный момент, однако, наша область знаний выросла, и теперь они нужны нам для того, чтобы делать то, что они не всегда могут делать».
Проблема проста: ретроградные вирусы часто работают, а иногда — нет. Исследователь, пытающийся отследить цепь на большом расстоянии, может столкнуться с проблемой «тропизма», то есть неспособности вируса инфицировать определенные типы нейронов. Поскольку тропизм является обычным явлением, отрицательные результаты трудно интерпретировать: нет ли связи (т.е. нейронного пути) или ретроградный вирус просто не смог заразить целевой нейрон?
Команда Kepecs, возглавляемая доктором Шуцзинг Ли, разработала улучшенную версию ретроградной трассировки, которая устраняет проблему тропизма. Решение, называемое «комплементация рецептора», основано на концепции принуждения клетки-мишени к экспрессии рецептора, который может взаимодействовать с вирусом и допускать его проникновение. «Это немного похоже на то, что мы меняем замки на всех дверях». — говорит Кепекс, — «Они все еще заперты, но теперь у нас есть все ключи».
Команда CSHL успешно протестировала метод на множестве нейронных цепей как у крыс, так и у мышей и показала, что их метод успешно реконструировал цепи, которые были потеряны для других методов. Наконец, они сконструировали свои вирусы, чтобы выразить инструменты для контроля и регистрации нейронной активности, гарантируя, что магия ретроградного отслеживания будет продолжаться еще один день.Финансирование: Национальный научный фонд (грант EAGER); Национальные институты здоровья