А.С. Совершенно верно, в большинстве случаев это именно так, хот
я, разумеется, бывают отличия. Тем не менее, эти знания позволяют разрабат
ывать новые лекарства и размышлять о механизмах работы человеческого м
озга. До определенного, конечно, предела.
Теперь перед вами находится схема реального научного эксперимента. На п
ереднем плане вы видите схематическое изображение среза гиппокампа. На
нем также указаны позиции электродов Ц стимулирующего и регистрирующ
их. Чтобы отвести электрический сигнал от нейронов, необходимо возбудит
ь нервную ткань с помощью электрической стимуляции. Далее, необходимо вы
брать тип клеток, в данном случае, это либо пирамидная клетка, либо интерн
ейрон, и регистрировать в них синаптические токи. Синаптические токи пок
азаны на данном рисунке справа. По изменениям в синаптической активност
и мы можем оценить, что происходит в нейрональной сети, тестировать лека
рства, и судить о механизмах действия этих лекарств.
Прежде чем перейти к дальнейшим рассуждениям, давайте посмотрим на общу
ю схему нейрона. По своей сути, нейрон Ц это такая же клетка, как и все оста
льные клетки в нашем организме. Однако нейрон специализирован для того,
чтобы получать и передавать электрический сигнал. Он состоит из трех осн
овных отделов или компартментов. Все клетки имеют одну сому (тело), но могу
т различаться по числу и морфологии дендритов и аксонов в зависимости от
типа нейрона. В соме нейрона находится ядро и протекают основные метабо
лические процессы, связанные с поддержанием жизнедеятельности клетки.
На соме и на дендритах располагаются окончания других нейронов. Эти окон
чания образуют синапсы, которые могут быть как возбуждающими (увеличива
ющими вероятность генерации разряда нейрона), так и тормозными (снижающи
ми вероятность). Обратите внимание на анимацию: синим цветом показаны си
гналы, приходящие в нейрон. При достижении определенного порога, возбужд
ающие синаптические токи приводят к генерации собственного электричес
кого «потенциала действия», распространяющегося по аксону. В аксоне пот
енциал действия достигает синаптических терминалей, через которые дан
ный нейрон связан с соседними. Так от нейрона к нейрону сигнал передаетс
я в нейрональной сети.
Изображения, которые вы сейчас видели, получены с помощью светового микр
оскопа. Эта техника позволяет работать с живой тканью, но мы не можем виде
ть детально дендриты и аксон нейронов без специальных методов окраски, к
оторые применяются, как правило, в фиксированной ткани. Любопытно, что бо
льшинство клеток мозга были описаны более ста лет назад в работах Рамона
-и-Кахаля.
В недавнем прошлом для изучения детальной морфологии нейрональных ком
партментов использовалась электронная микроскопия. Для своего времени
это был достаточно мощный метод, который позволил получить очень важную
информацию о числе контактов между нейронами и их пластичности. Главным
недостатком электронной микроскопии является то, что работа ведется с ф
иксированной тканью. То, что мы видим в электронном микроскопе, это не жив
ые клетки, а краситель, распределенный в ткани, «посмертная маска». Изобр
ажения нейронов под электронным микроскопом, таким образом, отражают не
только физиологические процессы нейрональной ткани, но также реакцию к
леток на фиксацию и окраску. А ведь самое интересно Ц это посмотреть, что
происходит в живой клетке. Но наука, конечно, не стоит на месте, и технолог
ии развиваются.
Так появился лазерный конфокальный сканирующий микроскоп. То, что вы сей
час видите на экране, Ц фотография, полученная с помощью такого микроск
опа в Neuroimaging laboratory в Лондоне, которой руководит Дмитрий Русаков. С помощью тако
й техники мы можем не только видеть живые нейроны и их компартменты с выс
оким разрешением, но также наблюдать процессы, происходящие в этих клетк
ах.
Обратите внимание, как отличается фотография нейрона, полученная с помо
щью конфокального микроскопа, от той, которая получена с помощью светово
го микроскопа. Яркая полоса Ц это электрод, который мы используем для то
го, чтобы подсоединиться к нейрону и заполнить его красителем. Такой кра
ситель не убивает клетку, а распространяется по ее отросткам. Теперь мы х
орошо видим сому, дендриты и аксон клетки.
На данной анимации вы видите изображения нейрона, полученные при различ
ном фокусе с шагом 2 микрометра. Теперь, если собрать отдельные изображен
ия, то можно сделать трехмерную реконструкцию нейрона.
Сейчас перед вами участок дендрита нейрона, который наполнен кальциевы
м красителем, и по цветовой кодировке вы видите различные уровни кальция
. Красный цвет означает низкий уровень, желтый Ц более высокий и так дале
е. Если активировать нейрон, то можно увидеть значительное увеличение ка
льция в этом дендрите. Кальций является важным ионом в жизнедеятельност
и клетки и принимает участие во многих физиологических процессах. Он мож
ет запускать как процессы, связанные с пластичностью, так и вызвать гибе
ль клетки. Наши нейроны живут по определенной программе, которая управля
ется различными внешними и внутренними сигналами, и кальций Ц один из н
их.
На данном изображении мы видим различные морфологические детали, котор
ые не видны при использовании светового микроскопа, например, дендритны
е шипики. Мы можем посмотреть, как в них изменяется кальций в реальном мас
штабе времени, и потом сделать трехмерную реконструкцию изображения.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75