Ученые НИТУ МИСИС и МГУ им. М.В. Ломоносова разработали метод, который позволяет воздействовать на отдельные участки живых клеток мозга и наблюдать в реальном времени, как меняются их свойства. Исследователи выяснили, что нейроны и вспомогательные клетки нервной системы по-разному реагируют даже на очень слабое механическое воздействие. Об этом «Газете.Ru» рассказали в НИТУ МИСИС.
Нервные клетки восприимчивы не только к химическим и электрическим сигналам, но и к механическим воздействиям при травмах и различных заболеваниях. Однако механизмы, с помощью которых клетки распознают и обрабатывают подобные сигналы, до сих пор слабо изучены.
Ученые разработали новый метод изучения клеток мозга, в основе которого — сканирующая ион-проводящая микроскопия, где с помощью сверхтонкого стеклянного нанокапилляра можно воздействовать на отдельные участки с высокой точностью — вплоть до десятков нанометров. При этом инструмент не повреждает клетку и оценивает, как меняются ее свойства в реальном времени.
Ученые провели эксперименты на нейронах гиппокампа — области мозга, отвечающей за память и обучение, а также на астроцитах — клетках, которые обеспечивают поддержку и защиту нейронов. Исследователи локально воздействовали на разные части клеток и отслеживали их реакцию.
«Оказалось, что клетки нервной системы реагируют на механическое воздействие по-разному. Если стимулировать тело клетки, она становится более жесткой. Такая реакция связана с перестройкой внутреннего клеточного каркаса. При воздействии на отростки нейронов подобных изменений обнаружено не было. Астроциты продемонстрировали еще более сложное поведение. Воздействие на центральную часть клетки приводило к ее временному размягчению, тогда как стимуляция отростков, наоборот, повышала жесткость. Это значит, что разные клетки нервной системы умеют «фильтровать» физические сигналы: метаболический центр нейронов надежно защищен от случайных сотрясений, а тонкие отростки астроцитов, напротив, сверхчувствительны к локальным прикосновениям, что критически важно для восприятия внешних стимулов», — рассказал Александр Ерофеев, заведующий лабораторией биофизики НИТУ МИСИС.
Чтобы выяснить причину таких изменений, исследователи временно заблокировали работу актинового цитоскелета — одного из основных элементов внутреннего каркаса клетки. После этого механические реакции практически исчезли.
Предложенный метод позволяет не только прикладывать строго контролируемые силы к отдельным участкам живой клетки, но и одновременно наблюдать, как меняются ее свойства в режиме реального времени.
Ранее ученые смогли обратить вспять симптомы аутизма у мышей.
