Каждое движение, мышечное сокращение, решение и мысль — всё сопровождается сложной нейронной активностью в мозге и нервной системе, которая происходит по всему телу.
Исследователи давно предполагали, как именно выглядит "зажигание" нервных клеток у сложных организмов, сопровождающее любой жизненный процесс, однако ранее никому не удавалось запечатлеть это в режиме реального времени.
Теперь команда учёных из Медицинского института Говарда Хьюза в США представила интересную видеозапись, на которой отчётливо видна нервная активность личинки плодовой мушки дрозофилы.
В рамках эксперимента неврологи снимали изнутри всю нервную систему насекомого, пока оно ползло вперёд и назад: на записи видно, как яркие нейронные сигналы проходят от верхней части туловища к нижней и в обратном направлении.
Уникальность нового видео заключается в том числе и в высоком разрешении — почти вплоть до единичного нейрона. Такое высокое качество обеспечивается инновационными методиками съёмки нейронной активности всего организма, пусть и столь небольшого, пишут изобретатели.
Оригинальный метод был придуман Филиппом Келлером (Philipp Keller) и Мишей Аренсом (Misha Ahrens). Исследователи генетически модифицировали организм таким образом, чтобы каждый нейрон флуоресцировал ("загорался") по мере активации. Затем была использована инновационная методика микроскопии для записи активности нервных клеток.
В 2013 году исследователи создали видео нейронной активности прозрачного мозга личинки рыбы вида Danio rerio. Мозг личинки дрозофилы несколько более сложно устроен и потому является следующим шагом на пути к исследованию нейронной активности комплексных организмов.
Результаты последнего исследования описаны в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.
Видео демонстрирует не только активность мозга, но и всей центральной нервной системы (ЦНС), в том числе и в том отделе, который можно считать аналогом спинного мозга человека для плодовых мушек. И в отличие от предыдущего эксперимента с личинкой рыбы, нервная система дрозофилы не была прозрачной, что несколько осложнило ход эксперимента.
Сначала учёные извлекли всю центральную нервную систему из тела личинки, чтобы в подробностях изучить её. На протяжении часа после извлечения из тела ЦНС продолжала активизировать скоординированные модели деятельности, которые, как правило, инициировали движение вперёд или назад.
Чтобы запечатлеть флуоресцентную волну нейронной активности, учёные настроили свой микроскоп таким образом, чтобы он снимал образец с двух сторон одновременно. Это позволило им восстановить большую часть нейронной активности путём объединения слабых сигналов.
Для получения финальной записи, Келлер и его коллеги должны были увеличить скорость визуализации в 25 раз. Более того, для обработки терабайтных данных пришлось использовать более мощное программное обеспечение.
В дальнейшем учёные планируют повторить эксперимент с гораздо более сложным организмом — эмбрионом мыши.
