Elektrické a chemické signály jsou v neuronech – našich nervových buňkách – přítomné po celou dobu našeho života. Neurony vysílají z mozku signál pokaždé, co se chceme pohnout nebo na něco pomyslet. Svým signálem také ovlivňují události v těle, které nemáme vědomě pod kontrolou. Signály vysílané neurony jsou velmi krátké – trvají v rámci milisekund. Právě tento fakt doposud znemožňoval vědcům komunikaci mezi neurony vizuálně zobrazit. Na začátku března však vyšla v časopise Naure studie, ve které přicházejí vědci z University of California, Berkley s novou metodou, která umožňuje přenos signálu v mozku natočit.

Pojďme se podívat, jak tato nová zobrazovací metoda funguje. Nejdříve je důležité si uvědomit, jak poznáme, že se buňkou šíří nervový vzruch. Nervový vzruch v neuronu je vždy reprezentován prudkou změnou koncentrací iontů v buňce. V tomto výzkumu si vědci vybrali pozorovat změnu koncentrace iontů vápníku. Samotná změna koncentrace vápenatých iontů však není okem viditelná, proto bylo potřeba geneticky modifikovat myši, jejichž mozek byl pozorován. Do genomu myší byla přidána látka, která dokáže reagovat na zvýšenou přítomnost vápníku v neuronu. Tato látka se po reakci s vápníkem stává zdrojem světla, které rozsvítí aktivní část neuronu – tu část, ve které je přenášen signál. Aby se však látka stala zdrojem světla, je nutné mozek myši pozorovat pod fluorescenčním mikroskopem. Fluorescenční mikroskop je typ mikroskopu, který díky speciální úpravě světelného záření dokáže barevně zobrazovat látky, jež při normálním světle barevně nevidíme. Aby vědci zachytili změnu v reálném čase, natáčeli neurony na živých myších modelech pomocí mikroskopu, který je schopný udělat až 3000 snímků za sekundu.

Když neuron vysílá signál, vteče do buňky velké množství vápníku. Tím se zvýší koncentrace vápníku v buňce. Vápník poté reaguje s látkou, která byla pomocí genetické modifikace vpravena do myší genetické informace. Tato látka po reakci s vápníkem svítí zeleně. Zelená barva na videu tedy zobrazuje místo přenosu nervového signálu v neuronu. Zdroj: University of California, Berkley

Tato nová zobrazovací metoda přinese velké možnosti do oblasti neurověd. Vědci doufají, že díky vysoké citlivosti této metody dokaží lépe porozumět fungování mozku a odhalit tak podstatu a příčinu mnohých onemocnění.

Zdroj: Na Ji, Nature (https://www.nature.com/articles/s41592-020-0762-7)

Úvodní obrázek: https://www.zmescience.com/