Takken van de neuronen in een muis cortexImage: Gao et al (Wetenschap, 2019)
Het is nu mogelijk om de afbeelding van een volledige vliegen hersenen in slechts een paar dagen, volgens een nieuwe studie—dit klinkt misschien als een lange tijd, maar is in feite een ongelooflijke prestatie, als je bedenkt dat het proces anders zou weken in beslag nemen.
Hersenen zijn niet gemakkelijk om te studeren—de menselijke hersenen, bijvoorbeeld, bevat meer dan 80 miljard cellen die zijn gekoppeld via 7000 verbindingen elk, volgens de nieuwe studie, gepubliceerd in Science. Zelfs de veel kleinere vliegen hersenen zijn een ongelooflijke uitdaging om te studeren op een begrijpelijke manier. Het nieuwe onderzoek is een combinatie van twee microscopie methoden om de afbeelding en bekijk hersenen als nooit tevoren.
“Het is een nieuwe tool voor het proberen te begrijpen van de biologische weefsels, en niet in een enkele cel context, maar in een complete multi-cellulaire context met een hoge resolutie,” Eric Betzig, natuurkundige en nobelprijswinnaar werken bij de Janelia Research Campus van het Howard Hughes Medical Institute, vertelde Gizmodo.
De onderzoekers een combinatie van twee vormen van microscopie, de zogenaamde uitbreiding microscopie en rooster licht-vel microscopie, om het imago van de vliegen hersenen. Uitbreiding microscopie wordt eerst het markeren van interessante functies in een monster met fluorescerende eiwitten, en vervolgens koppelen ze met een polymeer gel. Een enzym verteert het weefsel, en vervolgens de wetenschappers het toevoegen van water, waardoor het polymeer om te groeien en te behouden van de vorm gekenmerkt door de fluorescerende eiwitten. In dit geval zijn ze groeide het monster door vier keer.
Maar beeldvorming van het uitgebreid vliegen hersenen zou vereisen ongeveer 20 biljoen voxels, 3d of pixels, die zou weken duren voor een elektronen microscoop beeld. Het team besloot het combineren van uitbreiding microscopie met andere beeldvormende methode, de zogenaamde lichte blad-microscopie. Deze maakt gebruik van een dunne, vlakke platen van de laser van de lichte en beelden van de steekproef in de vlakke delen, waardoor een sneller proces dat ook vermindert achtergrondgeluid.
Zelfs Betzig niet denk dat de methode zou werken op het eerste, vertelde hij Gizmodo, maar toen hij gezien de resultaten, hij was “geschokt” door de getrouwheid van de uitbreiding. Inderdaad, ze waren in staat om het combineren van de methoden voor het maken van beelden met een hoge resolutie, tot tientallen nanometers, volgens de papieren.
Maar het onderzoek is nergens in de buurt te kunnen maken van gelijkaardige beelden van de menselijke hersenen, legde Betzig. Ze zijn de uitbreiding van de methode (en met succes afgebeeld kleine stukjes) muis hersenen, maar een vlieg hersenen ten opzichte van een muis hersenen is het equivalent van “het gaan van een lemen hut op de Empire State Building,” zei hij.
De onderzoekers denken dat ze kunnen snel in staat zijn om een afbeelding meerdere vliegen hersenen snel en met een ongelooflijke resolutie. Dit is spannend, vooral omdat de hersenen kan variëren door het individu, en het vergelijken van veel van de hersenen zou kunnen leren ons meer over hoe deze ongelooflijke prestaties van de biologie echt werken.
Deel Dit Verhaal