Американские биологи изобрели индикатор нервной активности

29 ноября 2011 15:20

Нейрон

МОСКВА, 28 ноя — РИА Новости. Американские биологи вставили в нервные клетки крыс сверхчувствительный и быстрый белковый «вольтметр», который меняет свои показатели за доли миллисекунды при изменениях напряжения при передаче нервного импульса, и опубликовали руководство по считыванию его показателей в статье в журнале Nature Methods.

Подобные биотехнологии помогают исследовать механизмы работы мозга. За последние годы ученые изобрели множество биологических «вольтметров» для измерения силы импульса в нервных клетках. Большинство из них не нашли применения из-за высокой токсичности, невысокой точности и крайне медленной скорости считывания напряжения.

Адам Коэн (Adam Cohen) и его коллеги из Гарвардского университета отмечают, что их технология позволяет следить за малейшими изменениями в силе нервного импульса и делает это очень быстро — между электрическим всплеском и сигналом «вольтметра» — вспышкой света — минует лишь несколько миллисекунд.

Группа ученых под руководством Коэна экспериментировала с различными белками бактерий, реагирующими на свет или электрические импульсы. Один из таких белков — археродопсин Arch — используется бациллами Halorubrum sodomense для преобразования энергии света в электричество.

 

Белок — «перевертыш»

Авторы статьи предположили, что эту молекулу можно использовать и для обратной цели — испускания света при захвате свободных электронов. Ученые вырастили культуру клеток человеческой почки с вставленным геном Arch и проследили за тем, как будет реагировать этот белок на излучение лазера.

Эксперимент показал, что «лазерная подсветка» заставила трансгенные клетки почки испускать лучи красного света. За 10 минут непрерывного облучения клетки не потеряли своей формы и не погибли: это означает, что данный белок может беспрепятственно использоваться для длительных экспериментов с нервными клетками.

Затем ученые проверили, как белок будет реагировать на изменение электрического напряжения. Оказалось, что пик свечения белка приходился на разные оттенки красного цвета при изменении электрического потенциала. Arch реагировал на новое напряжение тока очень быстро — максимальное время «переключения» между тонами красного не превышало 500 микросекунд (1 микросекунда равняется одной миллионной доле секунды).

Убедившись в действенности метода, ученые разработали алгоритм считывания сигнала при помощи цифрового спектрометра и проверили его работу на нервных клетках крысы, в которые был вставлен ген Arch.

 

«Светомузыка» в мозге

Коэн и его коллеги вырастили популяцию трансгенных крыс, усыпили их и подготовили несколько срезов мозга. Ученые подавали на срезы импульсы тока различной силы и сравнивали показатели белкового «вольтметра» с реальным напряжением тока.

В целом, новый метод оказался довольно точным — среднее отклонение между реальным напряжением и показаниями спектрометра составило 4 милливольт. Алгоритм авторов статьи смог верно определить 99,6% из всех пиков электрической активности при частоте 2 тысячи вспышек в секунду.

После этого биологи отключили часть белка, которая отвечает за преобразование энергии света в электричество, и тем самым улучшили его точность. Новая версия Arch была в три раза чувствительнее своей предшественницы и точно указывала на напряжение, которое подавалось на срез мозга. С другой стороны, скорость реакции «вольтметра» несколько снизилась — среднее время реакции этой молекулы составляет 40 миллисекунд.

Ученые намерены изучить и другие белки бактерий со схожими функциями — вполне возможно, что среди них встречается молекула, сочетающая быстроту Arch и точность мутантной версии этого белка.

0 комментариевВернуться к записи

Добавить комментарий

Комментарии доступны только зарегистрированым посетителям.

Другие статьиНаверх

Земля может потерять свои океаны(0)

На днях в журнале Nature Communications была опубликована статья, в которой были приведены примеры того, как влияет глобальное потепление на землю и к чему все это может привести. Ученные сделали подробную модель земли и запустили процесс по изучению влияние углекислого газа на планету. С ростом температуры количество данного газа так же возрастает. В результате обнаружилось,

Самые богатые депутаты в России(0)

Весной этого года депутаты Госдумы представили декларации своих доходов за 2021 год. Отчитались о своих доходах и так называемые «звездные» депутаты – представители шоу-бизнеса и спорта. Ознакомиться с декларациями депутатов можно на сайте Госудмы.

Китай начал жесткую борьбу с отмыванием денег(0)

Руководство Китая начало крупномасштабную кампанию против отмывания денег и незаконных финансовых транзакций. Агентство Reuters сообщает, что еще в конце прошлого года Центробанк Поднебесной дал местным банкирам тайное поручение – оценить по пятибалльной системе криминальные риски клиентов банков.

Падения рубля в России(0)

Российскую экономику нельзя назвать стабильной, ведь время от времени ее одолевают какие-нибудь трудности и в этот раз такая трудность заключается в падении национальной валюты. Одной из причин такого, безусловно, неприятного явления, является ухудшение российской экономики. Как заявляют эксперты в области экономики, положение не стабилизируется в ближайшее время. Более того, под влиянием некоторых факторов курс российского

Казино Лев и автомат Hulk(0)

Вы хотите почувствовать себя супергероем? Тогда этот игровой автомат для вас! Вы можете выплеснуть свою агрессию мирным путем, к тому же, если вы играете правильно, то можете еще и заработать хорошую сумму на своей злости.

Читать далее

Реклама




Архив новостей

Ноябрь 2011
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
« Окт   Дек »
 123456
78910111213
14151617181920
21222324252627
282930  

Поделиться

  

Контакты и информация

Социальные сети

Самые популярные разделы


© 2011-2013 TopWorldNews. При использовании материалов сайта обратная гиперссылка обязательна.