211service.com
Transparante hersenen onthullen verborgen microscopische details
Om de microscopische structuren van de hersenen te bestuderen, moesten onderzoekers het orgel meestal in verbazingwekkend dunne plakjes ontleden die vervolgens op een microscoop kunnen worden bekeken. Zonder dit te doen, zouden structuren van meer dan een paar millimeter diep onmogelijk te zien zijn. Maar behalve dat het een pijnlijk proces is, kan het in dunne plakjes snijden van de hersenen de structuur aantasten en het moeilijk maken om de lange paden van axonen van het ene naar het andere plakje te volgen.
Nu hebben onderzoekers van Stanford University een chemisch proces ontwikkeld om de vetten uit een (dood) brein te verwijderen, waardoor alleen transparant weefsel overblijft dat nog steeds zijn driedimensionale structuur behoudt. Het proces, genaamd CLARITY, is ontwikkeld in het laboratorium van Karl Deisseroth , een psychiater en neurowetenschapper die bekend staat als een van de mede-uitvinders van optogenetica (zie Lichtschakelaars voor neuronen). Deisseorth en collega's beschrijf de nieuwe methode vandaag in het journaal Natuur .
De chemische CLARITY-behandeling transformeert hersenweefsel in een hydrogel-hybride die de eiwitten, nucleïnezuren en kleine moleculen van het orgaan omvat, maar exclusief de vetten, die zowel lichte als chemische kleurstoffen blokkeren. Zodra de hydrogel-structuur is gevormd, kunnen de vetten worden opgelost in een elektrisch veld.
Het proces laat onderzoekers een transparant brein achter dat direct kan worden bestudeerd. De auteurs van het onderzoek demonstreren de prestatie met de hersenen van een muis die genetisch gemanipuleerd was om een fluorescerend eiwit in zijn neuronen te dragen:
Hersenen die met CLARITY zijn behandeld, kunnen ook worden gekleurd met kleurstoffen die binden aan eiwitten in neuronen, wat onderzoekers een andere manier biedt om het weefsel te onderzoeken:
En, misschien wel het meest indrukwekkende, met CLARITY behandelde hersenen kunnen van alle kleurstoffen worden gespoeld en keer op keer worden onderzocht.
De techniek zou onderzoekers kunnen helpen om de ingewikkelde architectuur van de hersencellen in kaart te brengen en hun begrip van de bedradingsproblemen die verband houden met sommige hersenziekten te vergroten (zie Connectomics). Natuur Nieuws meldt dat de groep van Deisseroth al bezig is om een volledig menselijk brein transparant te maken (ze rapporteerden over het gebruik van de technologie om kleine delen van een menselijk brein in de krant te onderzoeken).
CLARITY heeft het potentieel om fijne details van de hersenen van mensen met hersenaandoeningen te ontmaskeren zonder het grotere circuitperspectief te verliezen, zei Francis Collins, directeur van de National Institutes of Health, in een vrijgegeven verklaring.
Als je een fascinerende rondleiding door het brein van een muis wilt maken en meer wilt weten over het CLARITY-proces, bekijk dan de onderstaande video, gemaakt door Natuur :
Afbeeldingscredits: Kwanghun Chung en Karl Deisseroth, Howard Hughes Medical Institute/Stanford University