Новый подход к анализу формы элементов нейронов

Учёные из Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (СПбПУ) совместно с коллегами из Юго-Западного медицинского центра при Техасском университете исследовали новый подход к анализу формы дендритных шипиков при нейродегенеративных заболеваниях.

В отличие от стандартного подхода, когда эти структуры делят на три или четыре класса, исследователи предлагают рассмотреть подход кластеризации.

Дендритные шипики – это небольшие выступы дендритной мембраны нейрона в области контакта с соседними аксонами (места, где происходит передача сигнала от одного нейрона к другому). Эти шипики имеют разный размер, форму и плотность.

Изменения характеристик дендритных шипиков связаны с обучением и памятью и могут быть признаком нейродегенеративных расстройств, таких как болезнь Альцгеймера и болезнь Хантингтона.

«Дендритные шипики – это совершенно отдельные структуры, функционирующие по своим законам. Они могут менять форму в ответ на изменения нейронной активности.

Сила и количество синаптических связей коррелируют с обучением и памятью. Снижение качества или количества синаптических контактов может быть диагностическим признаком ранних патологических процессов.

Первые симптомы нейродегенерации могут появиться намного позже, потому что наш мозг имеет определенный запас прочности», – рассказывает сотрудник Лаборатории молекулярной нейродегенерации СПбПУ Екатерина Пчицкая.

Учёные изучили взаимосвязь между формой, плотностью и функциями дендритных шипиков. Предыдущие исследования полагались на классификационный подход, который предполагает, что шипики делятся на фиксированные категории, такие как тонкие, грибовидные и пеньковые.

«Мы пришли к выводу, что классификационный подход является довольно грубым, и предлагаем рассматривать динамичную природу шипиков как континуум различных форм.

В связи с этим мы решили применить алгоритмы, основанные на кластеризации. Нам хорошо известна связь между основными классами и их функциональностью. Сейчас стоит задача найти связь между конкретной формой и функциями шипиков», – добавила Екатерина Пчицкая.

Чтобы получить изображения шипиков в культивированных нейронах, фиксированных срезах головного мозга и интактной мозговой ткани, применялись различные типы микроскопии.

К ним относятся двухфотонная, конфокальная, лазерная и микроскопия структурированного освещения или SIM-микроскопия. В предыдущих исследованиях изображения дендритных шипиков в основном исследовались в 2D-проекции.

Учёные отметили, что исследование подхода кластеризации в анализе дендритных шипиков всё ещё находится на ранней стадии, но это перспективный подход, который научная группа будет развивать в ближайшем будущем.

Комментарии: