Создан сверхподробный атлас мозга лабораторной мыши

«Радуга» слоев коры головного мозга мыши. Иллюстрация Physorg

Ученые презентовали новую карту большого разрешения – ССFv3, или Common Coordinate Framework 3D reference. Речь идет о картировании мышиного мозга, для чего пришлось «просмотреть» мозги 1675 молодых животных. На это ушло три года работы. Первый драфт карты был опубликован в 2017 году. Сегодня же речь идет о детальнейшем картировании 329 вокселей (объемный аналог более привычных пикселей). В качестве демонстрации авторы привели картину дендритных отростков пирамидальных нейронов пятого слоя коры (L5). Разрешение семь микрон – это субклеточный уровень точности, учитывая, что размер нейрона, тело которого имеет пирамидальную форму, может достигать 100 микрон.

Более полувека назад было сделано уникальное открытие, связанное с удалением гиппокампов, или извилин морского конька, лежащих на основании височной доли. Операцию провели, чтобы избавить мужчину от эпилептических припадков, связанных с повышенной возбудимостью нервных клеток гиппокампа. От эпилепсии человека избавили. Но после выздоровления он полностью потерял память (с ним бесполезно было знакомиться, потому что человек тут же забывал вас). Сегодня в гиппокампе выявлено несколько новых типов нейронов и определены их функции, о существовании которых раньше не подозревали. Здесь можно сделать небольшое отступление.

В Древнем Египте существовал культ солнечного Амона, символом которого стал баран. Это животное у египтян считалось самым умным. Запоминающаяся деталь его внешности – спиралевидные рога. Именно поэтому анатомы, увидевшие спиральную структуру в гиппокампе, назвали ее Аммонов рог (СА, Cornu Ammonii). Особенность СА – загиб зубчатой извилины (DG – Dental Gyrus, или Gyrus Dentatus), которую еще в 1960-е годы заподозрили как место генерации новых нейронов.

Долгие десятилетия гиппокамп считали лишь «депо» памяти и обучения. Однако новые методы исследования позволили говорить, что клетки извилины контролируют и многое другое. Большое внимание уделяется исследованиям механизмов нарушения внимания и аутизма, при которых дает сбой способность переключать фокус сознания и сосредоточиться на чем-то ином. Кроме этого, нейроны СА контролируют местоположение животного, его локацию. Делают они это с помощью так называемого вазоактивного полипептида (VIP), синтезируемого в кишечнике. (Пептиды – это фрагменты протеиновых цепей.)

Второе отступление касается герпетологов, изучающих и работающих с «гадами ползучими». Неудивительно, что вирусологи назвали агент, вызывающий «ползучий лишай» на коже, герпесвирусом. Герпесвирусы бывают двух видов – простой, вызывающий лихорадку на губах и крыльях носа, и «зостер», или опоясывающий (зостером греки называли пояс, на котором висели ножны меча).

Долгие годы между нейробиологами ведутся споры: что же вызывает гибель нейронов, приводящую к потере памяти при болезни Альцгеймера. При отсутствии средств лечения этого нейродегенеративного заболевания несколько лет назад большие надежды возлагались на противовоспалительные лекарства. Дело в том, что микроскописты наблюдали признаки воспаления в мозге – неспецифического энцефалита – людей, погибших от болезни Альцгеймера. Надежды не оправдались, но мысль об энцефалите вроде бы подкреплялась тем фактом, что рассеянный склероз представляет собой аутоиммунное заболевание, при котором воспаление разрушает миелиновые оболочки нервных отростков.

Неудивительно поэтому, что большой интерес специалистов вызвала статья, присланная в журнал Science из Университета Тафта в г. Медфорд (США). Там болезнь Альцгеймера смоделировали в 3D-органоиде мозга. Это позволило исследовать активность генов в естественном окружении клеток. Главный интерес вызывали давно известные гены ферментов протеаз (расщепляющих протеины) – катепсина и ВАСЕ. Первый родственен по своему действию энзимам поджелудочной железы, второй является бета-секретазой, участвующей в отщеплении бета-амилоида. Его мутантная форма дает бляшки Альцгеймера, хотя их накопление в мозге и коже – естественный процесс старения тканей.

В Медфорде обратили также внимание на фермент Yap (так на севере США и в Канаде произносят «Yes»), являющийся регулятором клеточного роста. Этот Yap связывается с другим ферментом – Yes, который переносит энергоемкие фосфатные группы на аминокислоту тирозин. Мутантный Yes является онкогеном.

Все эти детали ученые выяснили после заражения органоида герпесвирусом HSV (Herpes Simplex Virus). Тем самым было доказано, что считавшаяся абсурдной мысль о герпесной природе Альцгеймера имеет под собой разумную и доказательную основу. По крайней мере одобренный к клиническому использованию валацикловир (Valacyclovir) прекрасно «оздоравливает» инфицированные нейроны. Название переводится как «предстарческий», напоминая о том, что Алоис Альцгеймер называл описанную им патологию «предстарческой деменцией».