Carl Schoonover: Kaip pažvelgti į smegenų vidų

Čia 1000 metų senumo smegenų piešinys. Štai regos sistemos diagrama. Ir kai kas šiandien atrodo labai pažįstama. Dvi akys apačioje, optinis nervas einantis iš nugaros. Taip pat labai didelė nosis, kuri, rodos, su niekuo nesujungta.

Palyginus tai su naujesniais regos sistemos atvaizdavimais pamatysite, kad viskas pasidarė daug labiau sudėtinga per pastarąjį tūkstantį metų. Ir taip yra dėl to, kad šiandien galime pažvelgti į smegenų vidų, vietoje to, kad tiesiog žiūrėtume į jų formą.

Tarkime, kad norite suprasti, kaip veikia kompiuteris ir galite matyti tik klaviatūrą, pelę, ekraną. Jums tikrai nelabai sektųsi. Jūs norite jį atidaryti, pralaužti korpusą, pažiūrėti, kas su kuo sujungta. Ir šiek tiek daugiau nei prieš šimtmetį, niekas to negalėjo padaryti su smegenimis. Niekas nebuvo pažvelgęs į smegenų jungtis.

Ir taip yra todėl, kad jei išėmus smegenis iš kaukolės paimtumėte mažytį pjūvį, padėję net po itin galingu mikroskopu, pamatytume, kad ten nieko nėra. Tai pilka, be formos. Jokios struktūros. Tai nieko jums nepasakys.

Ir visa tai pasikeitė vėlyvame 19 amžiuje. Buvo sukurti nauji cheminiai dažai smegenų audiniui ir jie pirmąkart leido pamatyti smegenų sujungimus. Kompiuteris buvo atidarytas.

Tai kas iš tiesų leido atsirasti moderniam neuromokslui buvo dažas vadinamas Golgi dažu. Ir jis veikia tam tikru būdu. Vietoje to, kad nudažytų visas audinio ląsteles, jis kažkaip nudažo tik apie 1 procentą ląstelių. Jis prasklaido mišką, leidžia pamatyti medžius. Jei viskas būtų buvę pažymėta, nieko nesimatytų. Jis kažkaip parodo, kas ten yra.

Ispanų neuroanatomas Santiago Ramon y Cajal, kuris daugelio yra laikomas modernaus neuromokslo tėvu, panaudojo Golgi dažą, ir gavo duomenis, kurie atrodo šitaip, ir iš tikro mums davė modernią smegenų ląstelės, neurono, sąvoką. Ir jei galvojate apie smegenis kaip apie kompiuterį, tai yra tranzistorius. Ir labai greitai Cajal suvokė, kad neuronai nedirba po vieną, bet jungiasi su kitais ir suformuoja grandines visai kaip kompiuteryje. Šiandien, kai tyrėjai nori atvaizduoti neuronus jie įžiebia juos iš vidaus, o ne patamsina juos. Ir tam yra keletas būdų. Bet vienas populiariausių būdų naudoja žalią fluorescentinį baltymą. Žaliasis fluorescentinis baltymas, kuris, kaip bebūtų keista, kilęs iš bioliuminescentinių medūzų, yra labai naudingas. Nes išgavę žalio fluorescentinio baltymo geną ir įdėję jį į ląstelę, gausime žalsvai švytinčią ląstelę -- arba su vienu iš daugelio žalio fluorescentinio baltymo variantų, gausime ląstelę, šviečiančią daugybe spalvų.

Taigi grįžtant prie smegenų, Tai yra iš genetinės inžinerijos būdu gautos pelės vardu "Smegenų vaivorykštė" (angl.: "Brainbow") O šis vardas, aišku, todėl, kad visi šie neuronai švyti skirtingomis spalvomis.

Kartais neuromokslininkams reikia identifikuoti atskirus molekulinius neuronų komponentus, molekules, o ne visą ląstelę. Ir tam yra keletas būdų, bet vienas populiariausių susijęs su antikūnais. Ir jūs, aišku, pamenate, kad antikūnai yra imuminės sistemos kovotojai. Bet pasirodo, kad jie tokie naudingi imuninei sistemai dėl to, kad jis gali atpažinti tam tikras molekules, kaip, pavyzdžiui, viruso, puolančio kūną, baltymo kodą. Ir mokslininkai pasinaudojo šiuo faktu, kad atpažintų tam tikras molekules smegenyse, atpažinti tam tikras substruktūras ląstelėje, ir atpažinti juos atskirai.

Ir daug šių vaizdų, kuriuos jums rodžiau, yra labai gražūs, bet jie taip pat ir labai galingi. Jie turi didžiulę aiškinamąją galią. Tai, pavyzdžiui, yra seratonino antikūnų dažymas antikūnais pelės smegenų pjūvyje.

Ir jūs, aišku, girdėjote apie serotoniną, ligų kaip depresija ar nerimas kontekste. Jūs girdėjote apie SSRI - vaistus, naudojamus šioms ligoms gydyti. Kad suprastume kaip veikia serotoninas, itin svarbu suprasti kur yra jo veikimo centrai. Ir toks dažymas antikūnais tinka atsakyti būtent tokiems klausimams.

Norėčiau palikti jus su viena mintimi: Žalias fluorescentinis baltymas ir antikūnai yra visiškai natūralūs produktai. Jie sukurti gamtos, kad medūzos galėtų švytėti žaliai dėl kažkokios priežasties, ar ką galėtų aptikti įsibrovusio baltymo kodą, pavyzdžiui. Ir tik daug vėliau pasirodė mokslininkai ir pasakė: "Ei, tai įrankiai ir funkcijos, kuriuos galime panaudoti savo tyrimų paletėje." Ir vietoje to, kad vargani žmonių protai nuo nulio kurtų šiuos įrankius, šie jau paruošti sprendimai buvo čia pat, gamtoje, kurti ir rafinuoti milijonus metų geriausio iš visų inžinieriaus. Ačiū. (Aplodismentai)