Поцілунок нейронів: Китайські дослідники вирішили 50-річну таємницю функціонування мозку.

Після п'ятдесяти років дискусій у сфері нейробіології китайським вченим вперше вдалося зафіксувати момент "поцілунку" нейронів — короткочасну подію, що триває всього кілька мілісекунд, яка є ключовою для передачі сигналів у мозкових структурах.

Нове відкриття стало реальністю завдяки розробці камери нанотехнологічного покоління, яка може в реальному часі відображати процеси на нанометровому рівні.

Група дослідників з Китайського університету науки і технологій (USTC) разом із Шеньчженьським інститутом передових технологій представила першу у світі систему клітинної криоелектронної томографії (крио-ЕТ) з мілісекундною роздільною здатністю. Завдяки цій інноваційній технології вдалося спостерігати, як синаптичні везикули — мікроскопічні структури, що зберігають та вивільняють нейромедіатори — взаємодіють із мембраною нейронів.

Досі вчені дискутували про те, чи ці везикули повністю інтегруються в клітинну мембрану, чи лише ненадовго контактують із нею, а потім відходять — так званий механізм "поцілунок і втеча". Однак нові спостереження, проведені з точністю до кількох нанометрів та у часових рамках до 300 мілісекунд, змогли зафіксувати обидва етапи цього процесу, підтвердивши, що істина знаходиться десь посередині.

Через чотири мілісекунди після активації везикула утворює крихітну пору злиття шириною близько чотирьох нанометрів -- той самий "поцілунок". Потім, у фазі "стиснення", її поверхня зменшується наполовину, а приблизно через 70 мілісекунд більшість везикул відокремлюються і повертаються до нормального стану, тоді як інші повністю зливаються з мембраною.

Отримані дані дозволили сформулювати уніфіковану модель нейронної передачі -- "поцілунок-стиснення-відступ", що поєднує дві раніше конкуруючі теорії. Стаття, опублікована в журналі Science, пояснює, що така гібридна модель забезпечує оптимальний баланс між швидкістю та ефективністю нейронної комунікації.

Представниця редакції Science Стелла Гертлі назвала відкриття "ключем до розуміння механізмів надійності синаптичної передачі". Університет USTC зазначив, що ця технологія відкриває нові можливості для дослідження не лише нейронної активності, а й швидких клітинних процесів, як-от вірусна інвазія чи секреція білків.

Зареєструвавши найшвидші сигнали мозку в режимі реального часу, китайські дослідники завершили півстолітні суперечки і наблизилися до розгадки таємниць клітинної динаміки життя.