Нямецкія навукоўцы аднаўляюць нервовую актыўнасць у зрэзах гіпакампа пасля тыдня вітрыфікацыі

Даследчыкі Alemanha дасягнулі важнай вехі ў неўралогіі, здолеўшы аднавіць электрычную актыўнасць у тканінах мозгу, якія захоўваліся ў стане глыбокай замарозкі. Эксперымент, падрабязна апісаны ў навуковым артыкуле, прадэманстраваў устойлівасць нейронаў пры ўздзеянні экстрэмальных умоў і наступнага паўторнага нагрэву. Адкрыццё адкрывае новыя шляхі да разумення жыцця ў падвешаным стане.

Пад кіраўніцтвам Alexander German з Universidade Friedrich-Аляксандра з Erlangen-Нюрнберга каманда засяродзіла свае намаганні на далікатных зрэзах гіпакампа. Вобласць мозгу Essa мае вырашальнае значэнне для працэсаў памяці і навучання, што робіць яе складанай мэтай для вывучэння з-за яе складанасці і адчувальнасці. Поспех у захаванні яго функцыянальнасці ўяўляе сабой прыкметны прагрэс.

Даследаванне было апублікавана ў Anais з Academia Nacional з Ciências (PNAS) і выклікала вялікую цікавасць у навуковай супольнасці. Вынікі паказваюць, што можна цалкам перапыніць біялагічную актыўнасць мазгавой тканіны, не выклікаючы незваротных пашкоджанняў, прапаноўваючы новыя перспектывы для метадаў захавання і, магчыма, для прымянення ў будучыні ў медыцыне.

Інавацыйная тэхніка суспензіі клетак

Эксперымент прадугледжваў астуджэнне жывой тканіны мозгу да экстрэмальных тэмператур, ніжэй -150°C. Durante на працягу сямі дзён узоры заставаліся ў такім стане глыбокай замарозкі, што прывяло да поўнага спынення ўсіх электрычных сігналаў. Мікраскапічныя сувязі, якія звычайна бесперапынна працуюць у актыўным мозгу, былі замоўчаны.

Пры гэтых тэмпературах амаль уся біялагічная актыўнасць спыняецца. Галоўнай задачай навукоўцаў было праверыць здольнасць нейронаў перажыць такое моцнае замарожванне, якое цалкам паралізуе іх функцыі. Наступны этап складаўся з стараннага разагрэву.

Пераадоленне перашкод традыцыйнай замарозкі

Замарожванне жывых клетак – часцей за ўсё разбуральны працэс. Утварэнне крышталяў лёду ўнутры клетак па меры зніжэння тэмпературы – галоўная прычына. Крышталі Esses пашыраюцца і прабіваюць далікатныя клеткавыя мембраны, наносячы пашкоджанні, якія часта робяць клеткі назаўжды непрыдатнымі для выкарыстання і нежыццяздольнымі.

Мозг асабліва адчувальны да гэтага пашкоджання. Нейроны Seus абапіраюцца на далікатныя сінапсы, якія злучаюць іх у шчыльныя, складаныя камунікацыйныя сеткі. Структурных змен Pequenas можа быць дастаткова, каб блакаваць сігналы паміж клеткамі, што сур’ёзна ўскладняе любую спробу бяспечнага замарожвання мазгавой тканіны. Pesquisas Папярэднія даследаванні, такія як тэст 2006 года з выкарыстаннем кавалачкаў гіпакампа пацукоў, прадэманстравалі, што, хоць тканіна магла выжыць структурна, электрычная перадача сігналаў часта не аднаўлялася цалкам.

Нямецкая каманда выкарыстала іншы падыход, каб абыйсці адукацыю крышталяў лёду: шклованне. Тэхніка Essa дазваляе біялагічным вадкасцям застываць у шклападобны стан, прадухіляючы ўтварэнне вострых структур, якія звычайна пашкоджваюць клеткі. Для дасягнення шкловання неабходны надзвычай кантраляваныя ўмовы астуджэння і выкарыстанне спецыяльных хімічных сумесяў.

Гэтыя рэчывы, вядомыя як крыяпратэктары, маюць вырашальнае значэнне для памяншэння адукацыі лёду і стабілізацыі клетак падчас экстрэмальнага астуджэння. Навукоўцы апрацавалі зрэзы гіпакампа мышы старанна збалансаваным растворам крыяпратэктара, распрацаваным для абароны нейронаў пры мінімізацыі хімічнай таксічнасці. Эфектыўнасць стеклования стала вырашальным фактарам поспеху эксперыменту.

Leia Tambem

Запуск Xiaomi TV Stick HD 2 прыносіць Google TV і выдатную прадукцыйнасць для трансфармацыі тэлевізараў

Новая глабальная навігацыйная мадэль карэктуе гадавое зрушэнне магнітнага полюса Зямлі на 36 км

Абнаўленне бэта-версіі праграмы NVIDIA прадстаўляе DLSS 4.5 з дынамічнай генерацыяй кадраў для RTX 50

Ўражлівае аднаўленне нейронавай актыўнасці

Пасля апрацоўкі криопротекторами ўзоры былі хутка астуджаныя прыкладна да -196 °C з дапамогай вадкага азоту, тэмпературы, пры якой клеткавыя працэсы практычна спыняюцца. Posteriormente, тканіна захоўвалася пры тэмпературы -150 °C на працягу сямі дзён, застаючыся ў сваім шкловатым стане. Пільны мікраскапічны агляд не выявіў бачных утварэнняў крышталяў лёду, што пацвярджае, што раствор крыяпратэктара эфектыўна абараняў тканіны падчас замарожвання і захаваў далікатныя нейрональныя структуры.

Працэс паўторнага нагрэву ўзору ажыццяўляўся паступова, старанна спланаваны, каб вярнуць шкловаты стан і пазбегнуць структурнага напружання. Калі тэмпература наблізілася да -10°C, даследчыкі пачалі электрафізіялагічныя тэсты для ацэнкі нервовай актыўнасці. Вынікі былі абнадзейлівымі, выявіўшы спантанныя сінаптычныя падзеі, якія з’яўляюцца відавочным сведчаннем таго, што нейроны зноў перадаюць паведамленні праз сінапсы.

Электрычная актыўнасць была адноўлена пасля поўнага тыдня замарожанай завісі. Além Акрамя таго, мікраскапія пацвердзіла, што многія сінаптычныя структуры засталіся некранутымі, дазваляючы сігналам зноў распаўсюджвацца па нервовых ланцугах. Надзейнае аднаўленне Essa прадэманстравала, што тканіна не толькі перажыла працэс замарожвання, але і змагла аднавіць свае функцыі нервовай сувязі пасля награвання.

Наступствы і будучыя праблемы захавання

Выбар гіпакампа для гэтага даследавання не быў выпадковым. Devido сваёй жыццёва важнай роляй у фарміраванні ўспамінаў, гэты рэгіён з’яўляецца строгім выпрабаваннем для любой тэхнікі захавання. Калі б сетка нейронаў была пашкоджана падчас замаразкі, аднаўленне электрычных сігналаў было б немагчымым. Аднаўленне актыўнасці ў гэтай складанай тканіны з’яўляецца важным паказчыкам магчымасці гэтага падыходу. Эксперымент Embora непасрэдна не ацэньваў захаванасць пэўных успамінаў, захаванне сінаптычнай актыўнасці сведчыць аб захаванні фізічнай сувязі, неабходнай для захоўвання нейронавай інфармацыі.

Криоконсервация ўжо паспяхова прымяняецца да іншых органаў, такіх як сэрца мышы і зрэзы тканіны печані. Contudo, мозг стварае значна большыя праблемы з-за далікатнасці і складанасці яго сотавых сетак. Mesmo невялікія перапынкі могуць парушыць нейронавую сувязь, запавольваючы прагрэс у даследаваннях захавання мозгу. Метад вітрыфікацыі, распрацаваны ў Universidade Friedrich-Alexander з Erlangen-Нюрнберга, уяўляе сабой значны прагрэс, абараняючы нейроны ад утварэння крышталяў лёду падчас экстрэмальнага астуджэння і дазваляючы аднаўляць электрычную актыўнасць.

Хоць даследаванне было абмежавана невялікімі фрагментамі мазгавой тканіны мышы, вынікі шматспадзеўныя. Congelar цэлых органаў або арганізмаў, аднак, стварае дадатковыя праблемы, такія як складанасць раўнамернага астуджэння больш буйных структур і размеркавання крыяпратэктараў па мозгу. Будучы Experimentações будзе сканцэнтраваны на больш складаных функцыях мозгу, даўгавечнасці жыццяздольнасці замарожанай тканіны і тэставанні на вялікіх зрэзах, імкнучыся пашырыць межы шкловатых станаў падвескі і, магчыма, пракласці шлях да кантраляванай прыпыненай анімацыі ў больш шырокіх умовах.