Вчені з США і Великобританії вперше отримали повне тривимірне зображення головного мозку дорослої дрозофіли за допомогою електронного мікроскопа. Це найдетальніше нині зображення мозку комахи. Під час дослідження вченим вдалося описати всі синаптичні зв'язки між нейронами головного мозку, а також виявити невідомий досі тип клітин. Усі отримані дані були опубліковані у відкритому доступі і можуть використовуватися науковим співтовариством, пишуть вчені в Cell.
Мозок фруктової дрозофіли (Drosophila melanogaster) найчастіше використовується для дослідження зв'язків між нейронами і поведінковими реакціями. Як правило, для вивчення тривимірної структури нейронних зв'язків у головному мозку застосовуються флуоресцентні білки або рентгенівська мікротомографія. Також нерідко для дослідження синаптичних зв'язків використовують і електронну мікроскопію.
Вченим вперше вдалося здійснити і отримати повне тривимірне зображення головного мозку дорослої дрозофіли, що містить майже 100 тисяч нейронів з допомогою просвічування електронним мікроскопом. Над дослідженням працювала група вчениз з США та Великобританії під керівництвом Дейві Бока (Davi Bock) з Медичного інституту імені Говарда Хьюза.
Для отримання 3-D зображення вчені спочатку обробили мозок дрозофіли за допомогою важких металів, які дозволили розпізнати клітинні мембрани. Потім з оброблених препаратів отримували окремі зрізи товщиною близько 40 нанометрів, після чого кожен зріз поміщався на металеву решітку та аналізувався за допомогою просвічування електронним мікроскопом. Зображення кожного зрізу були отримані за допомогою спеціально спроектованого набору високошвидкісних камер. Швидкість запису становила 30 кадрів на секунду (для порівняння, частота кадрів у звичайному просвічуванні мікроскопа – майже один кадр в секунду). Усі отримані зображення після цього накладалися один на одного і з'єднувалися в єдину тривимірну мозаїку.
Зображення одного зрізу (його розмір становив 350 на 750 мікрометрів) можна було отримати всього за 7 хвилин. Приблизно 10 хвилин йшло на заміну зразка. Зйомка і заміна зрізів відбувалися в автоматичному режимі. Всього таким чином було проаналізовано понад 7 тисяч зрізів, у результаті чого було отримано приблизно 21 мільйон зображень загальним обсягом близько 106 терабайт. Після цього зображення всіх зрізів з'єднувалися в єдину тривимірну картину, в якій потім були візуалізовані всі синаптичні зв'язки, що дозволило скласти модель повного зображення мозку дрозофіли.
Усі отримані дані і програми, написані для їх аналізу автори роботи виклали у відкритий доступ, так що тепер ними можуть користуватися для своїх досліджень й інші вчені. Автори дослідження сподіваються, що ці дані дозволять пришвидшити вивчення головного мозку дрозофіли і зрозуміти, як і якими шляхами відбувається передача сигналів при активній поведінці комахи.
Орест ГОРЯНСЬКИЙ
для «Урядового кур’єра»