Ученые НИТУ МИСИС и МГУ им. М. В. Ломоносова создали метод, позволяющий воздействовать на определенные участки живых клеток мозга и наблюдать в реальном времени, как изменяются их характеристики.
Исследователи установили, что нейроны и вспомогательные клетки нервной системы реагируют по-разному даже на незначительное механическое воздействие. Об этом сообщается в НИТУ МИСИС.
Нервные клетки подвержены не только химическим и электрическим сигналам, но и механическим воздействиям при травмах и различных заболеваниях. Однако механизмы, с помощью которых клетки распознают и обрабатывают такие сигналы, до сих пор недостаточно изучены.
Ученые внедрили новый метод изучения клеток мозга, основанный на сканирующей ион-проводящей микроскопии, при которой с помощью сверхтонкого стеклянного нанокапилляра можно воздействовать на отдельные участки с высокой степенью точности — до десятков нанометров. Инструмент при этом не наносит повреждений клетке и позволяет оценить, как меняются ее свойства в реальном времени.
Исследователи проводили эксперименты на нейронах гиппокампа — области мозга, отвечающей за память и обучение, а также на астроцитах — клетках, которые обеспечивают поддержку и защиту нейронов. Они локально воздействовали на разные части клеток и отслеживали их реакцию.
«Выяснилось, что клетки нервной системы по-разному реагируют на механическое воздействие. Если стимулировать тело клетки, она становится более жесткой. Эта реакция связана с перестройкой внутреннего клеточного каркаса. При воздействии на отростки нейронов подобных изменений не наблюдается. Астроциты показали еще более сложное поведение. Воздействие на центральную часть клетки приводило к временному размягчению, в то время как стимуляция отростков, наоборот, повышала жесткость. Это указывает на то, что различные клетки нервной системы способны «фильтровать» физические сигналы: метаболический центр нейронов надежно защищен от случайных сотрясений, а тонкие отростки астроцитов, наоборот, очень чувствительны к локальным прикосновениям, что критически важно для восприятия внешних стимулов», — отметил Александр Ерофеев, заведующий лабораторией биофизики НИТУ МИСИС.
Чтобы выяснить причины таких изменений, исследователи временно блокировали работу актинового цитоскелета — одного из основных компонентов внутреннего каркаса клетки. В результате механические реакции практически исчезли.
Предложенный метод дает возможность не только прикладывать строго контролируемые силы к отдельным участкам живой клетки, но и одновременно наблюдать, как изменяются ее свойства в режиме реального времени.
Фото: hi-tech.mail.ru