Két nagy sebességű elektronmikroszkóp. 7062 agyszelet. 21 millió kép. A Howard Hughes Orvostudományi Intézet Janelia kutató campusának tudósainak köszönhetően most először tudjuk a légy agyát nanoméretre visszavezetni.

agyának

Nanoméretű

A munkához Janelia idegtudósok, gépészmérnökök és szoftverfejlesztők tucatjai, valamint a Johns Hopkins Egyetem és az MRC Molekuláris Biológiai Laboratóriumának mérnöki tanácsadói és tudósai kellettek.

Ezzel a vizuális adatokkal végzett óriási művelettel a kutatók most felkutatták az idegsejtek (színes szálak) útját, amelyek kiterjednek a „gomba testére”., emlékezetben és tanulásban részt vevő régió.

Mérete ellenére körülbelül akkora, mint egy mák, a gyümölcslégy agya körülbelül 100 000 neuront tartalmaz (az embereknek 100 milliárdja van). És egy légy teljes agya még soha nem készült ilyen felbontásban, amely lehetővé teszi az idegsejtek közötti kapcsolatok megtekintését. Ez a részletességi szint kulcsfontosságú az agy áramkörének feltérképezésében - az idegkapcsolatok pontos hálózataiban, amelyek megalapozzák a legyek viselkedését.

Minden neuron elágazik egy finom vezetékben, amely más idegsejtek vezetékeit érinti. A neuronok ezen érintkezési pontokon vagy szinapszisokon keresztül kommunikálnak egymással, sűrű kommunikációs áramkört alkotva. A tudósok láthatják ezeket a vezetékeket és szinapszisokat egy úgynevezett képalkotó technikával soros szakasz transzmissziós elektronmikroszkópia.

Ennek elérése érdekében először nehézfémeket adtak a légy agyához. Ezek a fémek felhalmozódnak a sejtmembránokban és a szinapszisokban, és végső soron megjelölik az egyes idegsejtek kontúrjait és kapcsolatait. A kutatók ezután egy elektronnyalábbal ütötték meg az agyszeleteket, amelyek a fém töltött részeken kívül mindenen átmennek.

De 21 millió kép készítése nagyon lassú lenne, évtizedekbe telik. A csapat azonban új eszközöket dolgozott ki a folyamat felgyorsítására nagysebességű kamerák és két egyedi rendszer alkalmazásával, hogy a szövetmintákat gyorsan nyújtsák nyolc mikronos lépésekben., lehetővé téve számukra a szomszédos területek képeinek gyors rögzítését.

Kevesebb, mint hét perc alatt képesek voltak egy teljes agyszeletet elkészíteni, ötször gyorsabban, mint az előző nagy teljesítményű transzmissziós elektronmikroszkópos kamera-tömb, a TEMCA1. Kihasználták a Janeliában épített egyedi robotrakodót is, amely automatikusan gyűjti és elhelyezi a mintákat.

Most, több mint 20 laboratóriumi csoport az új adatkészletet kutatják, felkutatják az idegsejteket és meghatározzák az agyi áramköröket.