Transparenta hjärnor avslöjar dolda mikroskopiska detaljer

För att studera hjärnans mikroskopiska strukturer har forskare vanligtvis varit tvungna att dissekera organet i otroligt tunna skivor som sedan kan ses i ett mikroskop. Utan att göra detta skulle alla strukturer som är mer än ett par millimeter djupa vara omöjliga att se. Men förutom att det är en plågsam process kan det att skära hjärnan i tunna skivor störa strukturen och göra det svårt att följa axonernas långa vägar från en skiva till en annan.

Nu har forskare vid Stanford University utvecklat en kemisk process för att ta bort fettet från en (död) hjärna, och lämnar bara genomskinlig vävnad kvar som fortfarande har kvar sin tredimensionella struktur. Processen, kallad CLARITY, utvecklades i labbet av Karl Deisseroth , en psykiater och neurovetare välkänd som en av meduppfinnarna av optogenetik (se Ljusomkopplare för neuroner). Deisseorth och kollegor beskriv den nya metoden idag i tidskriften Natur .

Den kemiska behandlingen av CLARITY omvandlar hjärnvävnad till en hydrogel-hybrid som inkluderar organets proteiner, nukleinsyror och små molekyler men utesluter fetterna, som blockerar både ljusa och kemiska färgämnen. När hydrogelstrukturen väl har bildats kan fetterna lösas bort i ett elektriskt fält.

Processen lämnar forskare med en genomskinlig hjärna som kan studeras direkt. Studiens författare visar bedriften med hjärnan hos en mus som hade blivit genetiskt modifierad för att bära ett fluorescerande protein i sina nervceller:

Hjärnor som behandlats med CLARITY kan också färgas med färgämnen som binder till proteiner i neuroner, vilket ger forskare ett annat sätt att undersöka vävnaden:

Och, kanske mest imponerande, CLARITY-behandlade hjärnor kan sköljas från alla färgämnen och undersökas om och om igen.

Tekniken kan hjälpa forskare att försöka kartlägga den invecklade arkitekturen hos hjärnans celler och öka deras förståelse för ledningsproblem som är förknippade med vissa hjärnsjukdomar (se Connectomics). Naturnyheter rapporterar att Deisseroths grupp redan arbetar med att göra en hel mänsklig hjärna transparent (de rapporterade att de använde tekniken för att undersöka små delar av en mänsklig hjärna i tidningen).

CLARITY har potential att avslöja fina detaljer i hjärnor från personer med hjärnsjukdomar utan att förlora kretsperspektiv i större skala, säger National Institutes of Health-chef Francis Collins i ett släppt uttalande.

Om du vill ta en fascinerande rundtur genom en muss hjärna och lära dig mer om CLARITY-processen, titta på videon nedan, producerad av Natur :

Bildkrediter: Kwanghun Chung och Karl Deisseroth, Howard Hughes Medical Institute/Stanford University

Dölj