Метод делает видимыми структурные изменения во время сигнализации
«Вспышка и замораживание» относится к вспышке света, используемой для стимуляции нейронов, с последующим немедленным замораживанием ткани, чтобы зафиксировать ее в ее наиболее естественном состоянии. Питер Джонас резюмирует задачу: «В основном мы проводим невозможные эксперименты в лаборатории Джонаса, и новое исследование попадает именно в эту категорию. Здесь мы берем синапс, стимулируем его светом и в течение миллисекунд стреляем в камеру, которая замораживает структуру при минус 196 градусов Цельсия и давлении 2000 бар."Затем образец сбрасывается в резервуар с жидким азотом и подготавливается для анализа с помощью электронной микроскопии.
Эта установка позволяет нейробиологам стимулировать нейроны и сразу же замораживать ткань для анализа с помощью электронной микроскопии, так что изменения анатомии сразу после стимуляции становятся видимыми. «Это очень динамичный способ изучения синапсов, – объясняет Каролина Борхес-Мержейн, – мы можем мигать, а затем сразу же останавливаться или подождать несколько миллисекунд или даже секунд.

Сделав несколько таких снимков, мы раскрываем динамику структурных изменений, которые происходят во время синаптической передачи.«В параллельной серии электрофизиологических экспериментов на живой ткани исследователи охарактеризовали функциональную динамику синапсов одного типа. Интегрируя эти наборы данных, они показывают, как структурные изменения приводят к наблюдаемой функции.

Функция сохраняется в неповрежденных сетях
Метод, представленный группой Джонаса, является модификацией протокола «мгновенного замораживания», который первоначально использовался для изучения нейронов червя Caenorhabditis elegans и индивидуально изолированных или диссоциированных нейронов млекопитающих. Разница: в новом методе используются срезы мозга мыши, в которых нейронные сети остаются в основном неповрежденными и живыми. «Функцию нейронов обычно изучают на срезах ткани головного мозга, в которых сети остаются нетронутыми. Синаптическая структура обычно изучается в химически фиксированных образцах или, как это делалось ранее с помощью вспышки и замораживания, с диссоциированными нейронами.

С помощью нашего метода мы теперь можем использовать тот же тип подготовки, который используется для изучения синаптической функции, для одновременного изучения структуры », – отмечает Елена Ким. Авторы также продемонстрировали, что метод широко применим к различным областям мозга и, следовательно, может быть использован при исследовании множества синапсов в головном мозге.
Продемонстрирована почти идентичность структурно и функционально определенных пулов везикул

В экспериментальном эксперименте исследователи проанализировали пулы пузырьков в кортикальном синапсе. Эти везикулы содержат нейротрансмиттеры, которые передают сигналы соседнему нейрону.

Они обнаружили, что структурно определенный «пристыкованный» пул и функционально определенный «легко высвобождаемый пул» синаптических везикул на самом деле оказывается почти одинаковым после того, как их наблюдали и анализировали с использованием их нового интегрированного метода. "Это никогда не демонстрировалось напрямую. Мы интерпретируем наши результаты как означающие, что везикулы сливаются и интегрируются с плазматической мембраной », – объясняет Йонас. "Наше открытие подчеркивает, насколько важно распространить исследования как структуры, так и функции на корковые цепи."