Zsugorított agyat láttunk eddig a mikroszkópos képeken

Az agyszövet térfogatának rekonstrukciója. A lila kocka az agy kriofixációval kapott térfogatát mutatja, a sárga pedig a korábbi eljárásokkal kapottat

Egy új módszerrel vizsgálva kiderült, hogy az agy közel sem olyan zsúfolt felépítésű, mint a korábbi tanulmányok alapján hitték.

Ahhoz, hogy az agy finomszerkezetét – például a neuronok közti kapcsolatokat – felderítsék, a kutatóknak elektronmikroszkópot kell használniuk. Ehhez a nagy nagyítású képalkotó módszerhez azonban először a szövetet fixálni kell. Az eljárás miatt azonban

az agy összezsugorodik, és emiatt a mikroszkópos kép torzít,

azaz sokkal közelebb látszanak rajta a neuronok, mint ahogy az élő szövetben.

A svájci EPFL (Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne) kutatói most megoldást találtak a probléma kiküszöbölésére.

Rendkívül gyorsan fagyasztják le az agyat, ily módon megőrződik a valódi szerkezete.

A tanulmány a Life folyóiratban jelent meg.

Az agyszövet térfogatának rekonstrukciója. A lila kocka az agy kriofixációval kapott térfogatát mutatja, a sárga pedig a korábbi eljárásokkal kapottat Forrás: Graham Knott/EPFL

Agyzsugorítás

Az utóbbi években újra megnőtt az érdeklődés az agy elektronmikroszkópos vizsgálata iránt, hiszen így

más módon el nem érhető részletességgel lehet tanulmányozni az agy felépítését.

A vizsgálatoknál azonban jelentős gondot okoz a szövetek zsugorodása.

A vizsgálathoz az agyat először valamilyen vegyszerrel (például aldehidekkel) rögzítik, majd gyantába ágyazzák. Így lehet az elektronmikroszkópos képalkotáshoz szükséges vékonyságú metszeteket készíteni.

Azonban már a hatvanas évek közepe óta ismert, hogy az eljárás miatt

legalább 30 százalékkal összezsugorodik az agy.

Ez torzítja az agy anatómiájáról alkotott képet, például a neuronok valós távolságát vagy az erek struktúráját.

Agyfagyasztás

Az EPFL kutatóinak sikerült egy innovatív módszer,

az úgynevezett kriofixáció

segítségével megakadályozni az agyzsugorodást az elektronmikroszkópos előkészítés folyamán. A módszer alapjai 1965-re nyúlnak vissza, de az agyszövet előkészítésére való alkalmazása újdonság.

A kutatók nagy nyomású folyékonynitrogén-spricceket használva fagyasztották le a másodperc törtrésze alatt az egérből származó agykéregszövetet mínusz 90 Celsius-fokra.

A villámgyors fagyasztás megakadályozta, hogy a víz kikristályosodjon, és roncsolja a sejteket.

Ezzel a nagy nyomású fagyasztási eljárással a víz üvegszerűvé válik, és megmarad a szövetek eredeti szerkezete.

Az agykéreg elektronmikroszkópos képe. Balra a hagyományos kémiai rögzítéssel, jobbra az új, kriofixációval készült metszet. A jobb oldali képen sokkal több sejtközötti tér látható Forrás: Graham Knott/EPFL

A következő lépésben a fagyott szövetet gyantába kell ágyazni. Ehhez viszont meg kell szabadulni a víztől. A kutatók a vizet alacsony hőmérsékleten is folyékony acetonnal szorították ki a szövetből.

Az igazi agy

Az agy kriofixációja és beágyazása után a kutatók 3D elektronmikroszkóppal tanulmányozták és fényképezték a szerkezetét. Ezután összehasonlították a hagyományos módszerrel fixált agyról készült képekkel.

Kiderült, hogy a korábbi eljárással rögzített agy térfogata sokkal kisebb, a sejtek közötti tér jelentősen összezsugorodott.

Az agy „támasztósejtjei”, az úgynevezett asztrociták is látszólag lazábban kötődtek a neuronokhoz és az erekhez, mint az új módszerrel készült képeken. Végül a neuronok közti kapcsolatok, az szinapszisok is gyengébbeknek tűntek, mint a kriofixációval készült képeken.

Mindez azt mutatja számunkra, hogy a nagy nyomású kriofixáció nagyon vonzó módszer az agy leképezésére”

– mondta Graham Knott, a tanulmány társszerzője.

A kutatók most az agy más részeiből, valamint más szervekből vett szövetek kriofixációját szeretnék kidolgozni.