Ljudski mozak sadrži približno 86 milijardi neurona i 600 triliona sinapsi koje razmenjuju signale između neurona kako bi nam pomogli da kontrolišemo različite funkcije mozga, uključujući kogniciju, emocije i pamćenje. Zanimljivo je da se broj sinapsi smanjuje sa godinama ili kao rezultat bolesti poput Alchajmerove bolesti, a istraživanja sinapsi stoga privlače veliku pažnju. Međutim, postoje ograničenja u posmatranju dinamike struktura sinapsi u realnom vremenu.
9. januara, zajednički istraživački tim predvođen profesorom Von Do Heom sa KAIST Odeljenja za biološke nauke, profesorom Hjung-Bae Kvonom sa Medicinskog fakulteta Džons Hopkins i profesorom Sangku Lijem sa Instituta za osnovne nauke (IBS) otkrio je da je razvili su prvu tehniku na svetu koja omogućava posmatranje formiranja sinapsi, izumiranja i promena u realnom vremenu.
Tim profesora Hea konjugovao je fluorescentne proteine zavisne od dimerizacije (ddFP) sa sinapsama kako bi posmatrao proces kojim sinapse stvaraju veze između neurona u realnom vremenu. Tim je ovu tehniku nazvao SinapShot, kombinujući reči ‘sinapsa’ i snimak“, i uspešno je pratio i posmatrao živo formiranje i procese izumiranja sinapsi, kao i njihove dinamičke promene.
Kroz zajednički istraživački projekat, timovi koje su predvodili profesor Heo i profesor Sangkiu Lee iz IBS-a zajedno su dizajnirali SinapShot sa zelenom i crvenom fluorescencijom i bili su u stanju da lako razlikuju sinapsu koja povezuje dva različita neurona. Pored toga, kombinovanjem optogenetske tehnike koja može da kontroliše funkciju molekula pomoću svetlosti, tim je bio u mogućnosti da posmatra promene u sinapsama dok je istovremeno indukovao određene funkcije neurona pomoću svetlosti.
Kroz više zajedničkih istraživanja sa timom koji je vodio profesor Hiung-Bae Kvon na Medicinskom fakultetu Johns Hopkins, tim profesora Heoa je izazvao nekoliko situacija na živim miševima, uključujući obuku vizuelne diskriminacije, vežbe i anesteziju, i koristio SinapShot da posmatra promene u sinapse tokom svake situacije u realnom vremenu. Zapažanja su otkrila da se svaka sinapsa može promeniti prilično brzo i dinamično. Ovo je bio prvi slučaj u kome su promene u sinapsama primećene kod živog sisara.
Profesor Heo je rekao: „Naša grupa je razvila SinapShot kroz saradnju sa domaćim i međunarodnim istraživačkim timovima i otvorila mogućnost za iz prve ruke uživo posmatranje brzih i dinamičkih promena sinapsi, što je ranije bilo teško uraditi. Očekujemo da će ova tehnika revolucionišu metodologiju istraživanja u neurološkoj oblasti i igraju važnu ulogu u osvetljavanju budućnosti nauke o mozgu.“
Ovo istraživanje, koje su sproveli koautori Seungkiu Son (kandidat za doktorske studije), Jinsu Lee (kandidat za doktorske studije) i dr Kanghoon Jung iz Johns Hopkinsa, objavljeno je u onlajn izdanju Nature Methods 8. januara pod naslovom „Vizuelizacija strukturne dinamike sinapsi u živim ćelijama in vivo u realnom vremenu“.
