Аспирант Ubadah Саббах помещают холодное стекло слайд микроскоп. Было уже поздно, и в лаборатории было тихо. Он поправил некоторые настройки, и прослеживается вдоль оптического тракта до увеличения в мозг таламус. То, что он увидел, его удивило: две соседние полосы светящихся точек, каждая точка обозначает клетку тела.
В этот момент, два десятилетия прошло с тех пор, ученые сообщили, что небольшой участок в Visual таламуса мозга имеет свои особые характеристики, которые отличают его от близлежащих регионов. Предыдущие исследования привели и другие исследователи показали, что область, называемая вентральной латеральное коленчатое тело, подключается к нейронных цепей, участвующих в регуляции циркадного ритма и настроения.
Но мало известно о клеточных структур региона-до сих пор.
В новом исследовании, опубликованном онлайн на этой неделе в журнале нейрохимии, Вирджинии учеными идентифицировано более 40 генов, выраженные в vLGN и открыл более полутора десятка абсолютно новых нейронных подтипов, каждый выражая уникальные молекулы и собраны в плотно упакованные слои полоску.
«»Вау» для меня момент был, когда Ubadah показал мне изображения двух подтипов клеток, выравнивая в смежных слоях,» сказал Майкл Фокс, старший автор исследования и профессор Fralin биомедицинского исследовательского института в ВТЦ. «Нас поразило, что когда мы видим слоистых групп нейронов, это обычно означает, что области мозга является сортировка информации. Теперь у нас есть более точные инструменты, которые помогут нам понять, какие конкретные типы клеток в vLGN делать».
В vLGN насчитывает всего несколько сотен микрометров в мышей и получает сигналы от глаза через зрительный нерв. Но в отличие от некоторых других регионов визуальный мозг, это не связано с классическим формирования изображений.
Нейрофизиологи изначально изучал этот регион мозга, разрушая его клетки и документирования последствий. В процессе, однако, они также прервано залога цепях головного мозга. Это привело к значительным изменениям в поведении и сделал это тяжелее, чтобы определить, какие эффекты были связаны с vLGN. Исследователи к настоящему времени разработаны более точные, менее инвазивные генетические инструменты, которые позволяют им видеть, что происходит, когда деятельность конкретного типа ячейки включен или выключен.
Фокс хотел применять современные методы для понимания функции vLGN и операторами связи, но сначала ему нужно определить, какие типы клеток до цели. Саббах, потом второй-летний аспирант в Виржинии поступательной биологии, медицины и здравоохранения по программам магистратуры, готовит атлас, описывающий клеточные структуры vLGN как часть своей докторской диссертации.
Это не было задолго до того, как нашли первую подсказку, что vLGN может быть организован по типу клеток в отдельных слоях, которые исследователи описали в исследовании 2018.
В этом исследовании, команда Фокса выявлено два типа специализированных решетчатой структуры, называемые перинейрональных сетей, что обернутые вокруг различных видов тормозных нейронов. Когда ученые окрашивали эти перинейрональных сетей, они обнаружили, что были распространены в различных полосками поперек vLGN различных популяций нейронов, охваченных этими сетками.
«Это был наш первый намек на то, что там могут быть слои, но мы должны определить другие типы клеток, чтобы увидеть, если они совмещены в непересекающихся областей,» сказал лисенок.
В течение следующего года, Саббах проверены около 70 различных riboprobes наметить клетчатую vLGN ландшафта. Riboprobes сегменты рибонуклеиновой кислоты (РНК), которые связываются с комплементарными сегментами РНК.
Ученые добавляют гены флуоресценции, заимствованных из других организмов и вирусов на зонд, поэтому, когда сегмент РНК соответствует последовательности соответствующие целевые молекулы светиться. Исследователи объединили эти инструменты для визуализации клеток-продуцентов специфических генетических молекул в vLGN, с каждой молекулы, светящиеся в разные цвета под микроскопом.
Этот метод показал различные слои на сканах, но ученые хотели быть уверены. Саббах закодированный компьютерной программой для сканирования фотографий vLGN и измерения зондирующих сигналов, которые проверяют свои выводы и показал различные слои.
Но замешкался вопрос: где были эти клетки получают эту информацию?
Исследователи использовали инструмент неопасными вирусными трассировки, чтобы определить, какие нейроны в vLGN общался с подкладкой нейронов сетчатки глаза. Потребовался месяц для вируса, чтобы проехать несколько миллиметров между сетчаткой и таламуса, но это стоило ждать.
Вируса показало, что клетки в каждой из основных слоев vLGN поступило прямых визуальных сигналов от сетчатки нейронов в глаза. Далее, сотрудники в Университете Луисвилля проанализированы свойства взаимодействия этих соединений. Вместе, эти выводы помогают описать, как зрительная информация обрабатывается в vLGN.
«Это захватывающая находка. У нас еще много работы, чтобы сделать, чтобы заполнить пробелы, но я надеюсь, что мы найдем другие типы клеток, и, возможно, даже несколько слоев, как мы продолжим искать новые биомаркеры», — сказал Фокс, который также является профессором в Политехническом университете Виргинии колледж науки и был недавно назначен директором колледжа школы неврологии.
Его команда начала анализа экспрессии генов в отдельных клетках, используя процесс, называемый одной клетки РНК-секвенирования. Фокс говорит, что как только они узнают больше о конкретных типах клеток, они могут проследить цепи и начинают показывать, как нейроны в vLGN по взаимодействию с другими регионами мозга.
«Мы подозреваем, что vLGN имеет множество функций, в том числе регулирующих настроение, но теперь мы сможем проанализировать, как конкретные типы клеток способствуют те функции с большей точностью», — сказал Саббах, который недавно был награжден шестилетний $390,000 Национальных институтов здравоохранения премии для поддержки своих исследований.
Это исследование также поднимает вопросы о эволюции мозга и сравнительной биологии. Как млекопитающие эволюционировали в более крупные виды, их vLGNs сократилась по отношению к остальным зрительного таламуса. Раскрывая сложную архитектуру vLGN в мышей, Лиса надеется пролить свет на то, как эти генетические инструкции мог перейти в другие виды.
Это исследование было поддержано Национальными институтами здоровья.