Як може виглядати людська думка або як уявляли собі мозок вчені в історичному розвитку науки неврології?
Нова книга, Портрети Мозку Карла Скуновера, показує, як вчені візуалізували зображення мозку протягом століть.
Гольджі (Golgi) Камілло (7.7.1844, Кортено, - 21.1.1926, Павія), італійський гістолог, професор університету в Павії (з 1875). Розробив хромосеребряний метод приготування мікроскопічних препаратів нервової тканини (1873), що дало можливість представити силуетні зображення нейронів з усіма їх відростками, вивчити і класифікувати всю різноманітність форм нейронів кори великих півкуль мозку і, таким чином, підійти до вирішення проблеми взаємовідносин структури і функцій. У сучасній нейрогістології розрізняють клітини Гольджі 1-го типу з довгим нейритах, які виходять за межі нервового центру, в якому клітина знаходиться, і клітини Гольджі 2-го типу - з коротким нейритах, розгалужуються і закінчується в тій же ділянці сірої речовини, де розташовується тіло клітини. Гольджі. описав особливий внутрішньоклітинний органоид - Гольджі комплекс. Нобелівська премія. Техніка прояви нейронної структури стала широко відома як "метод Гольджі" і знаменує собою початок сучасної неврології.
На цьому зображенні, ліс з аксонів зростає в чашки Петрі і проявляється в жовтому кольорі на основі використання методів імуногістохімії.
Імуногістохімія - метод діагностики, в основі якого лежить візуалізація і оцінка за допомогою мікроскопа результатів реакції антиген-антитіло в зрізах біопсірованной (при життєвий забір клітин) тканини. В якості антигену виступають компоненти клітинних структур або міжклітинної речовини тканини. Антитіла отримують з сироватки крові тварин, імунізованих цікавлять антигеном, або від культури тканини гібридоми, яку створюють злиттям "безсмертних" клітин плазмоцитарної пухлини (мієломи) і активованих цікавлять антигеном В-лімфоцитів. Унікальність останнього методу полягає в тому, що всі клітини гібридоми є нащадками однієї єдиної клітини і тому синтезують абсолютно ідентичні молекули антитіл. Спосіб фарбування клітинних та тканинних компонентів за допомогою специфічних антитіл для мікроскопічного дослідження був запропонований A. Coons з співавт. в 1941 році. Антитіла були мічені флюоресцирующей фарбою, що дозволяло виявити комплекс тканинного антигену і діагностичного антитіла в гістологічних зрізах за допомогою люминисцентного мікроскопа. Принциповою відмінністю імуногістохімії від інших методів імунологічної діагностики, які використовують реакцію антиген-антитіло, є структурна специфічність дослідження. Це означає, що в реакції оцінюється не тільки наявність сигналу (тобто фарбування чи ні) і його сила (інтенсивність фарбування), але і просторовий розподіл сигналу в гістологічному препараті (фарбування мембран клітин, цитоплазми, ядра та інших структурних елементів).
Перетин гіпокампу миші показань здес, ь виявляє свою складну внутрішню структуру. Ця частина мозку отримала свою назву від його форми - гіпокамп в перекладі з латинської морський коник. На цьому зображенні, клітинні тіла нейронів гіпокампу виглядають як маленькі кольорові кола. У верхній частині зображення показує неокортекс.
Неокортекс (нова кора). Це власне те, що ми зазвичай і називаємо корою мозкових півкуль. Найбільш розвинена вона вглиб мозку в тім'яних і лобових відділах. Його маса становить вісімдесят відсотків всієї маси мозкової речовини. Це центр вищої розумової діяльності - осередок Істинного Інтелекту.
Цей великий план неокортексу миші, відповідальний за вищу когнітивні функції, такі, як свідомість і просторове мислення. Показує горизонтально-шарувату організацію клітинних тіл нейронів на передньому плані. Світлі і темні смуги показують різні верстви осередки. Сенсорна інформація, яка надходить в кору головного мозку, потрапляє спочатку в частину, забарвлену темною смугою у верхній частині зображення, перш ніж вона передається далі в інші регіони кори з нейронів.
Нобелівську премію поділили між собою три американця, які займалися вивченням одного білка. Він відомий в науковому світі під назвою GFP, від англійського green fluorescence protein. або зелений флуоресцентний білок. Чим же так чудовий цей GFP, і чому його виділяють з сотень тисяч інших білків?
Що перше спадає вам на думку, коли ви думаєте про море? Хвилі, сіль, водорості, риби і, звичайно, медузи. Цих напівпрозорих істот, які більш ніж на 90 відсотків складаються з води, можна зустріти в морях практично на всіх широтах. Різнобарвні парасольки парять у воді, а деякі навіть світяться. Саме такі світяться медузи виду Aequorea victoria в 1960-і роки привернули увагу групи біологів під керівництвом японця Осами Симомура (Osamu Shimomura).
Дослідники виділили з тіла медузи кілька білків, одним з яких був GFP. Сам по собі цей білок не світиться, однак якщо направити на нього випромінювання певної довжини хвилі, він починає мерехтіти зеленим кольором. Це явище отримало назву флуоресценції.
Світло являє собою потік елементарних частинок - квантів світла, чи фотонів - володіють певною енергією. Якщо говорити про видиме світло, то кількість енергії, переносний фотонами, можна визначити за кольором випромінювання. Наприклад, фіолетовий світло складається з високоенергетичних фотонів, а червоний - з фотонів з низькою енергією. Трохи ускладнити ситуацію і згадаємо, що для фотонів характерний корпускулярно-хвильовий дуалізм. Тобто, фотон демонструє як властивості частинки, так і властивості хвилі. Коротка довжина хвилі відповідає фотонам з високою енергією, а довга - з низькою.
Повернемося до флуоресценції. Тепер ми можемо на молекулярному рівні описати, як виникає це явище. Отже, на флуоресцентну молекулу потрапляє квант світла. Якщо він несе "потрібне" кількість енергії, то молекула переходить в так зване збуджений стан. Це незвичайне стан, і молекула може перебувати в ньому дуже недовго. Щоб повернутися до "нормального життя", молекулі необхідно позбутися від надлишку енергії, яку їй передав фотон. Існує кілька способів зробити це, один з яких - випромінювання кванта світла. Випускається молекулою квант завжди несе менше енергії, ніж поглинений, так як різниця "йде" на переклад молекули в збуджений стан.
Якщо використовувати термінологію довжин хвиль, то флуоресцентна молекула завжди випускає більш довгохвильовий світло, ніж поглинає.
Розчин GFP при звичайному освітленні тьмяно флуоресціює, але якщо посвітити на нього світлом з довжиною хвилі 488 нанометрів (синє світло), то молекула білка яскраво "спалахує" зеленим (довжина хвилі 509 нанометрів). І якщо за допомогою GFP помітити, наприклад, який-небудь білок, то при опроміненні клітини синім світлом цей білок буде добре помітний на тлі інших структур, які залишаться тьмяними.
Через два роки була отримана кристалічна структура білка. Тобто, вчені побачили, як організовані в просторі все атоми GFP. Особливо дослідників цікавило хромофор - та частина молекули GFP, яка "відповідає" за флуоресценцію. "Ключове місце" GFP виглядає як циліндр або бочка, стінки якої утворені ланцюжками амінокислот. Така структура отримала назву бета-барель (від англійського barrel - бочка).
Інформації про будову хромофора GFP дозволила вченим зрозуміти всі деталі процесу флуоресценції. А це, в свою чергу, дало можливість цілеспрямовано змінювати структуру білка для того, щоб зробити його більш стабільним, а флуоресценцию - яскравішою. Крім того, вчені навчилися отримувати молекули, флуоресцентні іншим кольором.
Отримання самого GFP і його похідних дозволило створити безліч молекулярно-біологічних методів, за допомогою яких можна одночасно стежити за декількома процесами, що відбуваються в живих клітинах
Це зображення нейрона було отримано за допомогою скануючого електронного мікроскопа: пучок електронів при скануванні по поверхні зразка, відбиваючись від поверхні, при детектуванні відбитого потоку дозволяє виявити зовнішні форми нейронної тканини.
На фотографії представлений дендритних шипиків - мембранний виріст на поверхні дендрита, здатний утворити синаптическое з'єднання. Шипіки зазвичай мають тонку дендритну шийку. закінчувалася кулястої дендритних головкою. Дендритні шипики виявляються на дендритах більшості основних типів нейронів мозку.
за матеріалами Newscientist