Ученые разработали новую систему отслеживания мозговых химикатов
Москва, 13:42, 07 Сен 2018, редакция FTimes.ru, автор Евгения Ковалева.
Исследователи из Калифорнийского (Лос-Анджелес) и Колумбийского университетов разработали новый метод отслеживания активности маленьких молекул в мозгу, включая нейротрансмиттеры серотонин и дофамин.
Объединив миниатюрные искусственные рецепторы с полупроводниковым устройством, способным функционировать в живой ткани, группа смогла наблюдать мозговые химикаты с высоким уровнем детализации, сообщает phys.org. Исследование, представленное в журнале Science, является частью BRAIN Initiative – масштабного проекта, объединяющего правительство, частный сектор, некоммерческие организации, ряд колледжей и университетов.
«Понимание основ нейропередачи поможет разобраться не только в работе мозга, но и в психических расстройствах, — сказала профессор Энн Эндрюс из UCLA, возглавлявшая проект. – Чтобы продвинуться в разработке более эффективных методов лечения, нужно понять, как кодируется информация о тревоге или настроении. Идея для проекта появилась 20 лет назад из моей потребности в исследовании серотонина. Хоть мы использовали современные методы, было понятно, что нужное разрешение получить не удастся. Требовалась абсолютно новая сенсорная стратегия».
Автор планировала соединить искусственные рецепторы с наномерной сигнальной платформой. Основной сложностью стала неспособность транзисторов, необходимых для обработки сигнала, нормально функционировать во влажной, соленой среде. Заряженные атомы закрывают поверхность устройства, не давая ему распознавать изменения в электрическом поле. Вместе с профессорами UCLA Полом Вайсом и Яном Яном, группе удалось создать высокоэффективные наномерные полупроводниковые материалы. Разработкой искусственных рецепторов занимались профессор Милан Стоянович и доктор Куюн-Ае Ян из Колумбийского университета. Они использовали аптамеры, последовательности нуклеиновых кислот, действующие как нужные структуры. Они были достаточно маленькими, чтобы некоторые участки находились близко к полупроводнику.
Рецепторы оказались невероятно чувствительными и присоединялись только к молекулам, для которых были разработаны. Ученые успешно проследили активность серотонина, дофамина и глюкозы. Система эффективно работала даже в живых тканях мозга мышей.
Система универсальна и может использоваться почти для любой цели. Например, для рассмотрения изменений, происходящих со временем с лекарствами в мозгу и других органах, наблюдения за управлением давлением или движением сигнальных молекул. Сейчас команда тестирует стратегию для наблюдения за нейрохимикатами в мозг животных.
