科學(xué)家們創(chuàng)造了最詳細的突觸 3D 圖像之一，突觸是神經(jīng)元通過化學(xué)信號交換相互通信的重要連接點。這些納米級模型將幫助科學(xué)家更好地了解和研究神經(jīng)退行性疾病，例如亨廷頓舞蹈癥和精神分裂癥。
這項新研究發(fā)表在《美國國家科學(xué)院院刊》(PNAS)上，由羅切斯特大學(xué)和哥本哈根大學(xué)轉(zhuǎn)化神經(jīng)醫(yī)學(xué)中心聯(lián)合主任、醫(yī)學(xué)博士史蒂夫·戈德曼 (Steve Goldman) 領(lǐng)導(dǎo)的團隊撰寫。這些發(fā)現(xiàn)代表了一項重大的技術(shù)成就，使研究人員能夠以以前無法達到的細節(jié)水平研究聚集在單個突觸處的不同細胞。
“從文獻中了解突觸的結(jié)構(gòu)是一回事，但親眼看到單個細胞之間相互作用的精確幾何結(jié)構(gòu)又是另一回事，”研究副教授 Abdellatif Benraiss 博士說。轉(zhuǎn)化神經(jīng)醫(yī)學(xué)中心和該研究的合著者。“測量這些極小環(huán)境的能力是一個年輕的領(lǐng)域，并且有可能促進我們對許多突觸功能受到干擾的神經(jīng)退行性和神經(jīng)精神疾病的理解。”
研究人員使用這項新技術(shù)將健康小鼠的大腦與攜帶導(dǎo)致亨廷頓舞蹈病的突變基因的小鼠進行了比較。戈德曼實驗室之前的研究表明，功能失調(diào)的星形膠質(zhì)細胞在這種疾病中起著關(guān)鍵作用。星形膠質(zhì)細胞是大腦中稱為膠質(zhì)細胞的支持細胞家族的成員，有助于維持突觸處適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)環(huán)境。
研究人員專注于涉及中型多刺運動神經(jīng)元的突觸;這些細胞的逐漸丟失是亨廷頓舞蹈病的標志。研究人員首先必須識別隱藏在聚集在該部位的三個不同細胞的纏結(jié)中的突觸：來自遠處神經(jīng)元的突觸前軸突;它的目標是突觸后中型多刺運動神經(jīng)元;和鄰近星形膠質(zhì)細胞的纖維突起。
為此，研究人員使用病毒為軸突、運動神經(jīng)元和星形膠質(zhì)細胞分配單獨的熒光標簽。然后他們?nèi)〕龃竽X，通過多光子顯微鏡對感興趣的區(qū)域進行成像，并使用一種稱為紅外烙印的技術(shù)，該技術(shù)利用激光在腦組織中創(chuàng)建參考點，這使研究人員可以在以后重新定位感興趣的細胞。
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