Ученые из НИТУ МИСИС и МГУ создали метод, который позволяет воздействовать на отдельные участки живых клеток мозга и наблюдать в реальном времени, как меняются их свойства. Разработка описана в статье, опубликованной в научном журнале ChemBioChem (Q1).
Нервные клетки восприимчивы не только к химическим и электрическим сигналам, но и механическим воздействиям при травмах и заболеваниях. Однако механизмы, с помощью которых клетки распознают и обрабатывают такие сигналы, до сих пор слабо изучены.
Авторы новой работы предложили метод изучения клеток мозга, основанный на сканирующей ион-проводящей микроскопии. С помощью сверхтонкого стеклянного нанокапилляра можно воздействовать на отдельные участки с точностью вплоть до десятков нанометров, причем инструмент не повреждает клетку и оценивает, как меняются ее свойства в режиме реального времени.
Ученые провели эксперименты на нейронах гиппокампа (области мозга, отвечающей за память и обучение), а также на астроцитах — клетках, которые защищают нейроны. Оказалось, что клетки нервной системы реагируют на механическое воздействие по-разному. Это означает, что разные клетки умеют «фильтровать» физические сигналы: метаболический центр нейронов защищен от случайных сотрясений, а тонкие отростки астроцитов, наоборот, сверхчувствительны к локальным прикосновениям, что критически важно для восприятия внешних стимулов.
Чтобы выяснить причину таких изменений, ученые временно заблокировали работу актинового цитоскелета — одного из главных элементов внутреннего каркаса клетки. После этого механические реакции почти исчезли. Полученный результат подтвердил, что именно перестройка цитоскелета играет ключевую роль в ответе клеток на механическое воздействие.
Технология открывает новые возможности для исследования механизмов работы нервной системы, а в перспективе может использоваться для изучения последствий черепно-мозговых травм, нейродегенеративных заболеваний и процессов восстановления нервной ткани после повреждений.
