Всередині мозку подорож у часі
Мозок вже давно вражає вчені уми своєю складною структурою роботи. Ймовірно, найкраще сформулював думку про мозок Карл Саган в "Космосі", сказавши, що "мозок - це дуже велике місце в дуже маленькому просторі".
За допомогою сучасних технологій вчені все глибше і глибше проникають в цей клубок нейронів і в його мільярдні з'єднання.
Нижче представлений огляд того, що представляв і представляє собою мозок від античності до наших днів.
У книзі "Портрети розуму: візуалізація мозку від античності до 21 століття" представлені дивовижні образи, які показують всю складність і красу мозку. Причому, з часом, коли з'являються все нові технології і можливості візуалізації мозку, вчені знаходять нові способи бачення та інтерпретації побаченого. Подивіться на деякі дивовижні фотографії з цієї книги.
Це креслення 1875 року, на якому зображена нюхова цибулина собаки. Це зображення стало реальністю за допомогою використання методу фарбування імені Камілло Гольджі (Camillo Golgi), при якому певні хімічні речовини вводяться в нервову тканину, в результаті чого її можна чітко розглянути. Деякі стверджують, що застосування методу до вивчення мозкової тканини являє собою початок сучасної нейробіології.
Хоча всі клітини тіла підкоряються роботі одного і того ж генома, тільки певний набір генів притаманний кожній клітині, причому кожен тип комутаторів нейрона визначає характер генів.
На даному зображенні ген JAM-B був "включений", що призвело до активізації флуоресцентного білка, завдяки чому засвітилася невелика група клітин. Отримане фото показує, що все нейронні проекції, звані дендритами, рухаються в одному напрямку, причому ці нейронні сітківки, як відомо, можуть виявити тільки об'єкти, що рухаються вгору.
За допомогою скануючого електронного мікроскопа вдалося отримати зображення цих розгалужених структур, які доставляють кров в людський мозок. Судини організовуються таким чином: найбільші кровоносні судини оточують поверхню мозку (верхня частина фото), від них потім виходять тонкі, але щільні судини, що прямують вглиб мозку (нижня частина зображення).
Використання в неврології методу дифузійної магнітно-резонансної томографії - це порівняно нове явище, хоча воно і виступає в якості своєрідного діагностичного інструменту. На даному зображенні показаний мозок пацієнта, який переніс інсульт в середній частині мозку і в таламусі, що призвело до пошкодження певних аксонів (деякі з них видно в нижній частині зображення).
Перетин гіпокампу миші (одна з мозкових елементів пам'яті) розкриває свою складну мережу нейронів, чиї соми показані в вигляді маленьких гуртків. Гіпокамп, як видно, розташований безпосередньо під корою головного мозку, яка є зовнішнім шаром півкуль мозку.
Більшість нейронів складається з трьох частин: аксона, тіло клітини, зване сомой і дендритів. Це зображення, отримане за допомогою електронного мікроскопа, показує сому з дендритами (і їх шипами), що виходять із неї. Для отримання цього зображення, сканується безпосередньо поверхню взятого зразка, а детектор відстежує рухомі електрони, які відбиваються від поверхні і таким чином виявляється зовнішня форма зразка.
Особливі клітини мозку
Тут представлені два типи клітин, розташованих в мозочку: глії і нейрони Пуркіньє. Клітини можна виділити завдяки методу, який в своїй роботі використовує імунну систему організму і її антитіла - білки, які розпізнають і виділяють "сторонні речовини". Тепер біологи використовують антитіла для того, щоб виявити місце розташування певних білків в головному мозку. На даному фото червоне антитіло забарвлює білок, який знайшов клітини глії, а зелене антитіло виявило нейрони Пуркіньє.
Кольорові плями виявляють так звані пресинаптические термінали або переходи, через які проходять сигнали нейрона, що утворюються аксонами в мозочку.
Хоча фарбування методом Гольджі зробило чудеса і допомогло знайти приховані структури в клубку нейронів, за допомогою цього методу неможливо було виявити окремі клітини мозку, які були пофарбовані в той же колір.
В даному випадку фахівці вирішили вдатися до свого роду генетичному обману під назвою "мозкова веселка": Роберт Цин (Robert Tsien) та інші хіміки виявили, що флуоресцентні білки відповідальні за виробництво різних кольорів, властивих різним морським істотам (таким як корали і медузи). Зібравши певні набори нейронів, що виробляють різні білки, вчені змогли розділити клітини за кольором, яким вони світилися.
На даному зображенні представлені кілька моторних нейронів аксони (проекції нейронів, які передають сигнали інших нейронів), які подорожують пліч-о-пліч.
Переклад: Баландіна Е. А.