Два високошвидкісні електронні мікроскопи. 7062 скибочки мозку. 21 мільйон зображень. Вперше ми тепер можемо простежити мозок мухи до наномасштабу завдяки вченим з дослідницького містечка Дженелії в Медичному інституті Говарда Хьюза

мухи

Наномасштаб

Робота вимагала співпраці десятків неврологів Джанелії, інженерів-механіків та розробників програмного забезпечення, а також інженерних консультантів та вчених з Університету Джона Хопкінса та лабораторії молекулярної біології MRC.

Завдяки цій величезній операції з візуальними даними дослідники тепер простежили шляхи нейронів (кольорових ниток), які простягаються до `` тіла гриба '', регіон, який займається пам’яттю та навчанням.

Незважаючи на свої розміри, приблизно розмір макового зернятка, мозок плодової мухи містить близько 100 000 нейронів (у людей 100 мільярдів). І ніколи не було зображено цілий мозок мухи з такою роздільною здатністю, яка дозволяє побачити зв’язок між нейронами. Цей рівень деталізації є ключовим для картографування ланцюгів мозку - точних мереж нейронних зв’язків, які лежать в основі поведінки конкретних мух.

Кожен нейрон розгалужується сплеском тонких проводів, які торкаються проводів інших нейронів. Нейрони спілкуються між собою за допомогою цих точок контакту або синапсів, утворюючи густу мережу комунікаційних ланцюгів. Вчені можуть побачити ці дроти та синапси за допомогою методу візуалізації просвічувальна електронна мікроскопія серійного зрізу.

Для цього важкі метали спочатку додавали в мозок мухи. Ці метали накопичуються в клітинних мембранах та синапсах, в кінцевому рахунку, позначаючи контури кожного нейрона та його зв’язки. Потім дослідники вразили мозкові зрізи пучком електронів, який проходить через все, крім заряджених металом частин.

Але робити 21 мільйон зображень було б дуже повільно, це зайняло б десятиліття. Однак команда розробила нові інструменти для прискорення процесу, використовуючи високошвидкісні камери та дві спеціальні системи для швидкого переміщення зразків тканин із кроком у вісім мікрон., що дозволяє швидко знімати зображення сусідніх областей.

Вони змогли зобразити цілий зріз мозку менш ніж за сім хвилин, що в п’ять разів швидше, ніж попередній масив високопродуктивних передавальних електронних мікроскопів, TEMCA1. Вони також скористались користувальницьким роботом-навантажувачем, побудованим у Джанелії, який автоматично збирає та розміщує зразки.

Зараз, більше 20 лабораторних груп досліджують новий набір даних, відстежують нейрони та окреслюють мозкові ланцюги.