Ученым-нейробиологам из Медицинского института Говарда Хьюза (Howard Hughes Medical Institute), работающим в рамках проекта Brain Activity Map (BAM), удалось снять на видео карту деятельности почти всех отдельных нейронов мозга зародыша рыбы-зебры. Эта работа, описанная в журнале Nature Methods, является первым в истории науки наиболее полным отображением деятельности мозга позвоночного живого организма с беспрецедентным уровнем детализации и имеет огромное значение для будущего исследований в области нейробиологии.

Для съемки картины деятельности мозга ученые использовали технологию быстродействующей послойной оптической микроскопии, с помощью которой они регистрировали вспышки деятельности мозга каждые 1.3 секунды, охватив около 80 процентов из 100 тысяч нейронов, из которых состоит мозг зародыша рыбы-зебры.

Полученная с помощью метода, разработанного Филиппом Келлером (Philipp Keller) и Мишей Аренсом (Misha Ahrens), разрешающая способность позволяет детализировать всю деятельность вплоть до уровня отдельных нейронов. К сожалению, данный метод не лишен недостатков, с его помощью невозможно зарегистрировать единичные «вспышки» отдельных нейронов и нельзя зарегистрировать нейроны, «вспыхивающие» многократно в течение короткого промежутка времени. Но в любом случае, данная съемка наглядно демонстрирует распространение волн мозговой деятельности, распространяющиеся через определенные участки мозга, формирующие различные функциональные цепи.

экспериментальная установка
экспериментальная установка

Для того, чтобы снять картину работы мозга, ученым пришлось провести генную модификацию нейронов мозга рыбы-зебры. Эта модификация заставляет клетки мозга испускать достаточно сильный свет во время активации их деятельности. Микроскоп системы фокусируется на отдельных слоях тканей, на их клетках, усиливая испускаемый ими свет, а этот свет улавливается и регистрируется специальным высокочувствительным фотодатчиком.

К сожалению, такой метод может сработать только с эмбрионами рыбы-зебры, которые в раннем возрасте имеют полностью прозрачное тело. А для того, чтобы использовать подобную технологию в отношении мозга более высокоразвитых существ потребуется хирургическое вмешательство, которое позволит получить доступ к нервным тканям, но даже при этом будет невозможно охватить съемкой даже какую-нибудь значимую часть мозга.

Изучение существующих в мозге функциональных цепей и их работы позволит ученым выяснить их роль в формировании поведения живых существ, в ответных реакций на внешние раздражители, в формировании сенсорного восприятия и множество других тайн и загадок, связанных с функционированием мозга примитивных и сложных живых существ.