Wspólnotowy Serwis Informacyjny Badan i Rozwoju - CORDIS

H2020

IN VIVO MOSSY — Wynik w skrócie

Project ID: 709328
Źródło dofinansowania: H2020-EU.1.3.2.
Kraj: Austria
Dziedzina: Zdrowie, Badania podstawowe

Włókna mszyste, teoria detonacji i pamięć przestrzenna

Zwykły spacer po określonym torze wymaga odniesienia się do pamięci przestrzennej. Finansowany ze środków UE zespół naukowców wykonał kolorowe obrazy aktywnych obwodów nerwowych w mózgu, aby zrozumieć mechanizmy stojące za tym zjawiskiem.
Włókna mszyste, teoria detonacji i pamięć przestrzenna
Procesy związane z nawigacją przestrzenną są realizowane przez specjalny obszar mózgu, hipokamp. Kluczową rolę w aktywności tego obszaru mózgu odgrywają synapsy z włókien mszystych (ang. mossy fibre, MF). Te komórki nerwowe, zawdzięczające swą nazwę obrzękom wzdłuż ich aksonów, uczestniczą również w procesach związanych z pamięcią krótkotrwałą.

Zbieranie dowodów potwierdzających teorię detonacji

Wiedza na temat synaps z włókien mszystych oraz sposobu, w jaki przekazują one impulsy, jest niezbędna do ustalenia, jak hipokamp reguluje proces chodzenia po określonym torze. Jednym ze zjawisk, które mają ogromne znaczenie dla sposobu, w jaki mózg przetwarza informacje, jest efekt detonatora. Zjawisko to opisuje sytuację, w której synapsy z włókien mszystych są wystarczająco silne, aby przetworzyć pojedynczy bodziec presynaptyczny lub impuls nerwowy na bodziec postsynaptyczny.

W ramach finansowanego ze środków UE projektu IN VIVO MOSSY, realizowanego jako część programu Maria Skłodowska-Curie, badano wybudzone myszy poruszające się po liniowym torze w celu potwierdzenia lub obalenia teorii detonacji. Innymi słowy, dążono do ustalenia, czy synapsy z włókien mszystych mogą uzyskać wystarczającą moc, aby wysłać impuls do następnego neuronu. Dr Ben Suter, stypendysta programu i główny badacz projektu, opisuje zastosowaną metodę: „Wykorzystaliśmy jednoczesne, dwukolorowe, dwufotonowe obrazowanie wapnia z użyciem presynaptycznych zakończeń z włókien mszystych oraz postsynaptycznych neuronów piramidalnych CA3 u wybudzonych myszy poruszających się po liniowym torze”.

Nowe obrazy hipokampa

Hipokamp leży głęboko w mózgu i składa się ze zwojów, co utrudnia wykonywanie wysokiej jakości zdjęć. To eksperymentalne wyzwanie pokonano poprzez stopniową optymalizację elementów mechanicznych i optycznych, a także procedur chirurgicznych. „Te udoskonalone techniki zostały już udostępnione i wdrożone przez naszych kolegów pracujących nad innymi projektami badawczymi finansowanymi ze środków WE”, zauważa dr Suter.

Niespodziewanym wyzwaniem była nieoptymalna wydajność istotnego elementu wyposażenia, który ostatecznie zastąpiono innym. Pomimo znacznego opóźnienia na wczesnym etapie projektu IN VIVO MOSSY zidentyfikowanie podstawowych problemów technicznych doprowadziło do głębszego zrozumienia podstawowych zasad i ograniczeń sprzętu. Pozwoliło to na zakup, instalację i optymalizację nowego i lepiej działającego systemu.

„Przeprowadzono postsynaptyczne obrazowanie populacji wybudzonych myszy poruszających się po torze w rzeczywistości wirtualnej, jednak nie jest to jeszcze obrazowanie presynaptyczne”, zauważa dr Suter. Te pierwsze wyniki zostaną zaprezentowane na konferencji Society of Neuroscience w 2018 roku. Wcześniej postępy poczynione w ramach badań zaprezentowano w formie plakatu na kilku spotkaniach naukowych, w tym na posiedzeniu Austriackiego Stowarzyszenia Neurologicznego w 2017 roku.

Kontynuacja badań

Prace badawcze nad synapsami z włókien mszystych będą kontynuowane po zakończeniu projektu IN VIVO MOSSY. „Zachęceni sukcesami w uzyskiwaniu wysokiej jakości obrazów na żywo z bardzo trudnego do dosięgnięcia docelowego obszaru mózgu, będziemy przeprowadzać dalsze doświadczenia według planu”, mówi dr Suter.

Ostatecznym celem jest rejestracja transmisji synaptycznej „na żywo”. Równolegle badacze zaczęli rozpowszechniać wstępne wyniki wśród społeczności naukowej i zamierzają wkrótce opublikować rezultaty końcowe.

Badanie sposobu działania hipokampa ma ogromne znaczenie dla poznania mechanizmów uczenia się i zapamiętywania, nawigacji przestrzennej i rozpoznawania wzorców. „Postęp techniczny osiągnięty podczas pierwszych dwóch lat badań dał nam podstawy do prowadzenia dalszych prac badawczych wykraczających poza zakres wstępnego opisu projektu i mamy nadzieję, że uda nam się je zrealizować w przyszłości”, podsumowuje dr Suter.

Słowa kluczowe

IN VIVO MOSSY, hipokamp,​pamięć, synapsa z włókien mszystych, teoria detonacji
Śledź nas na: RSS Facebook Twitter YouTube Zarządzany przez Urząd Publikacji UE W górę