 |
|
Иллюстрация: Университет Калифорнии в
Сан-Диего
|
Изучение мозга мушек-дрозофил — важный
элемент нашего понимания того, что такое мозг, как он эволюционировал и
каким образом работает. Томографию дрозофилам научились делать
достаточно давно, однако, для этого нужно зафиксировать насекомое на
предметном столике. Но учёные всегда хотели увидеть в томографе мозг
дрозофилы «на свободе», желательно — в свободном
состоянии. Желательно — в процессе сложного поведения. Новая технология,
разработанная в Университете Калифорнии в Сан-Диего, опубликована в Nature Methods в мае 2016 года.
Мозг мухи-дрозофилы очень удобен для
изучения нейронных моделей поведения: во-первых, ведёт она себя
достаточно сложно, а во-вторых, её мозг достаточно маленький, всего 100
000 нейронов. Поэтому исследователи стремились во что бы то ни стало
научиться «видеть» его активность во время сложных поведенческих актов
(например, полового) в естественных условиях.
«Если бы нас на свидании загрузили в фМРТ, то нам бы тоже вряд ли удалось вести себя достаточно естественно»,
— пишут исследователи в пресс-релизе.
Для того, чтобы посмотреть, что делается
в маленьком мозге влюблённой мухи, инженеры и нейробиологи из Института
мозга и разума Кавли Университета Калифорнии в Сан-Диего прибегли к
множеству ухищрений. Во-первых, они модифицировали саму муху: вскрыли и
удалили ей верхнюю часть хитинового «экзоскелета», прикрывающего череп,
заменив пластинку липким прозрачным силиконом. Во-вторых, разработали
систему компьютерной съёмки свободно гуляющей мушки с беспрецедентной
точностью и частотой кадров. Она получила название Flyception, что
дословно можно перевести как «мухосприятие» и снимает с частотой 1000
кадров в секунду.
 |
|
Flyception
|
Вращающиеся зеркала точно направляют
лазерный луч в мозг дрозофилы, заставляя светиться генетически введённые
флуоресцентные маркёры в активных нейронах. Таким образом учёные могут
следить за активностью мозга свободно ходящей мухи.
«Сканирование мозга имеет важное значение для улучшения нашего понимания нейронных механизмов, лежащих в основе поведения и познания. Одна из главных целей сегодняшних неврологических исследований, как это предусмотрено Национальной инициативой по исследованию и моделированию мозга BRAIN, — это карта активности мозга животных в естественном поведения. Так мы можем понять когнитивные функции высшего порядка, и то, как возникают расстройства в ходе совместной деятельности нескольких областей головного мозга. Технология, которую мы разработали — первый шаг в достижении этой цели через мониторинг активности мозга естественно ведущей себя дрозофилы»,
— отметил Такео Катсуки (Takeo Katsuki), научный сотрудник Института мозга и сознания Кавли Калифорнийского университета в Сан-Диего.
Flyception: imaging brain activity
in freely walking fruit flies by Dhruv Grover, Takeo Katsuki and Ralph J
Greenspan in Nature Methods. Published online May 2016 doi:10.1038/nmeth.3866