Исследователи из Линчепингского университета в Швеции разработали инновационный тип микропипетки, способной доставлять ионы непосредственно к отдельным нейронам, не нарушая при этом деликатную химическую среду, окружающую клетки мозга. Результаты их работы были опубликованы в журнале Small.
В человеческом мозге содержится от 85 до 100 миллиардов нейронов, а также аналогичное количество вспомогательных клеток — глиальных. Между ними находится внеклеточная среда, заполненная жидкостью, в которой концентрация ионов играет критически важную роль в функционировании клеток. Ранее ученым было сложно изучать локальное воздействие отдельных ионов, так как любые вмешательства могли нарушить биохимический баланс.
Чтобы преодолеть эту проблему, шведские ученые создали микропипетку с диаметром всего 2 микрометра — это в 25 раз меньше диаметра человеческого волоса. Используя ионообменную мембрану на кончике пипетки, они смогли добавлять к нейронам только необходимые ионы, такие как калий или натрий, без введения жидкости и изменения давления.
В ходе экспериментов на срезах гиппокампа мышей исследователи обнаружили, что на изменения в концентрации ионов в первую очередь реагируют астроциты — один из типов глиальных клеток. Лишь после их насыщения активировались нейроны, что указывает на сложные и тонко настроенные взаимодействия между различными клетками мозга, которые ранее не удавалось наблюдать.
«Астроциты не реагируют на электрическую стимуляцию, поэтому о них до сих пор было известно относительно мало. Теперь у нас есть возможность воздействовать на них химически», — пояснила доцент Терезия Арбринг Шьострем, одна из авторов исследования.
В будущем ученые намерены использовать эту новую технологию для изучения химических процессов в здоровой и поврежденной мозговой ткани, а также для целевой доставки лекарств при лечении неврологических заболеваний.
Кстати, ранее ученым удалось восстановить личность преступника по ДНК.