Новый метод нанолистов революционизирует визуализацию мозга для многоуровневых и долгосрочных исследований
Чтобы изучать высшие функции мозга, такие как познание, важно понимать, как нейронная активность координируется в различных его областях. Методы вроде фМРТ предоставляют ограниченную информацию, а классические краниальные окна для двухфотонной микроскопии малы для одновременного наблюдения удалённых регионов.
Исследователи из Exploratory Research Center on Life and Living Systems (ExCELLS) и National Institute for Physiological Sciences (NIPS) представили новый метод визуализации мозга in vivo у бодрствующих мышей, позволяющий проводить крупномасштабные и долгосрочные наблюдения.
Метод назван NIRE ("nanosheet incorporated into light-curable resin"). В нём используются фторполимерные нанолисты, покрытые светоотверждаемой смолой, для создания более крупных краниальных окон.
«Метод NIRE превосходит предыдущие, поскольку позволяет создавать окна большего размера — от теменной коры до мозжечка — используя биосовместимый нанолист и прозрачную светоотверждаемую смолу, которая меняет форму с жидкой на твёрдую», — говорит ведущий автор Тайга Такахаси.
В методе NIRE смола фиксирует наноплёнку PEO-CYTOP (полиэтиленоксид-покрытый CYTOP) на поверхности мозга. Это создаёт «окно», которое плотно прилегает даже к изогнутой поверхности мозжечка, долго сохраняет прозрачность и вызывает минимальный механический стресс.
«Комбинация нанолистов PEO-CYTOP и смолы позволила создать более прочные и прозрачные окна на более длительный срок по сравнению с нашим предыдущим методом. В результате было мало артефактов движения от бодрствующих мышей», — отмечает Такахаси.
Окна позволяют проводить высокоразрешающую визуализацию с субмикрометровым разрешением, подходящую для наблюдения морфологии и активности тонких нейронных структур.
«Важно, что метод NIRE позволяет проводить визуализацию более 6 месяцев с минимальной потерей прозрачности. Это открывает возможность долгосрочных исследований нейропластичности на различных уровнях — от сетевого до клеточного — в процессе созревания, обучения и нейродегенерации», — объясняет автор-корреспондент Томоми Немото.
Метод NIRE предоставляет мощный инструмент для крупномасштабной, долгосрочной и многоуровневой визуализации мозга in vivo. Он может помочь в исследовании:
- Нейронного популяционного кодирования.
- Ремоделирования нейронных цепей.
- Высших функций мозга, зависящих от скоординированной активности распределённых регионов.
Метод создаёт платформу для изучения нейропластических изменений в течение длительного времени у активных животных, что открывает новые возможности для понимания сложности и функций мозга.