Технология одномолекулярной томографии позволила ученым в университете штата Мэриленд, определить архитектуру синапсов, крошечных соединений нейронов, и тем самым узнать больше о работе клеток мозга. Открытие также поможет улучшить понимание природы заболеваний головного мозга, что потенциально ведет к открытию новых методов лечения.
Информация между нейронами передается с помощью химических веществ, называемых нейротрансмиттерами, которые высвобождаются в теле нейрона при попадании электрического импульса, называемого потенциалом действия. Синапсы в этом процессе направляют и регулируют обмен информацией. Раньше ученые знали только основы того, как работают различные рецепторы мозга, но они не знали подробностей. Проблема отчасти заключалась в том, что этот процесс очень сложный, кроме того он протекает на миллионных долях дюйма мозга, что делает невозможным охватить весь процесс с существующими технологиями визуализации.
Исследователи из Университета Мэриленда решили воспользоваться стохастической оптической реконструкцией — световой микроскопии очень высокого разрешения, которая может отслеживать движения отдельных молекул белка в живых клетках и синапсах.
Они использовали технологию для изучения синапсов нейронов мыши, которые были выведены из гиппокампа, области мозга, участвующей в процессах обучения и памяти. К своему удивлению, они обнаружили архитектурное строение синапсов. Ключевые белки точно расположены в нейронах, чтобы освободить молекулы нейромедиатора рядом с их рецепторами в местах формирования связей между двумя клетками.
Эти связи, кажется, представляют собой какую-то регулирующую функцию оптимизации передачи. Но как именно они ее формируют пока неясно и требуется дальнейшее изучение. Исследователи подозревают, что ключевым фактором здесь становится выравнивание специальных белков, которые обеспечивают адгезию системы через синаптическую щель (термин разрыва между синапсом и нейроном рецептора).
Понимание этой архитектуры поможет обеспечить понимание того, что происходит с мозгом при неврологических и психиатрических расстройствах, таких как шизофрения, депрессия и болезнь Альцгеймера. Исследователи подозревают, что эти нарушения могут быть связаны с неэффективной работой синапсов, то есть из-за синапсов, в которых связи установлены не правильно, из-за чего нарушается работа нейромедиаторов.
Если эта теория подтвердится, то это поможет ученым в разработке новых методов лечения. По крайней мере, это поможет лучше понять, как и почему подобные нарушения происходят.
