Ученые впервые смогли сохранить фрагменты головного мозга с использованием метода экстремальной заморозки, а затем успешно восстановить их работоспособность. Исследование провели специалисты из Университета имени Фридриха-Александра в Эрлангене-Нюрнберге и Эрлангенской университетской клиники, сообщает журнал PNAS.
В природе существуют свои способы выживания в условиях сильного холода. Например, сибирская саламандра способна десятилетиями находиться в вечной мерзлоте при температуре минус 50 градусов. Это происходит благодаря выработке глицерина в печени, который работает как природный антифриз и защищает клетки от разрушения. Руководитель отдела молекулярной неврологии Александр Герман поясняет, что образование даже мелких кристаллов льда повреждает структуру клеток, разрывая их оболочки и связи, из-за чего ткани перестают работать. Похожий принцип защиты используется при химической заморозке эмбрионов человека, когда вода в клетках превращается в твердое состояние, похожее на стекло, но без образования опасных ледяных кристаллов.
До этого времени считалось, что заморозить нервную ткань с сохранением ее функций невозможно, так как мозг состоит из миллионов клеток со сложными связями, а обычные антифризы ядовиты. Однако исследователи создали специальный состав для сохранения тканей и разработали точный процесс охлаждения. Они заморозили участок мозга грызуна до минус 130 градусов. Для эксперимента выбрали гиппокамп, который отвечает за память и обработку данных. После разморозки под микроскопом ученые увидели, что структура ткани осталась целой и не получила никаких повреждений.
Размороженные нервные клетки снова начали передавать друг другу электрические сигналы. «Нейроны снова начали обмениваться электрическими сигналами. Это подтверждает, что сложная сеть синапсов осталась функциональной», — отмечает Герман. Исследователи доказали, что клетки не просто работают, но и могут усиливать свои связи для лучшей передачи информации. «Этот механизм критически важен для обучения и формирования памяти», — подчеркивает руководитель отдела. Подобный сложный клеточный процесс в замороженной и восстановленной нервной ткани удалось зафиксировать впервые.
Новый способ позволяет долго хранить ткани мозга в рабочем состоянии. Это может быть очень полезно при изучении участков, удаленных во время операций, а также для проверки новых лекарств и исследования различных заболеваний нервной системы. Александр Герман считает, что в перспективе эта технология позволит погружать целые организмы в искусственный сон и возвращать их к жизни спустя долгое время. По его мнению, это может пригодиться для космических полетов или для лечения тех болезней, которые сегодня считаются неизлечимыми.