Микродиссекция мозга мыши на функционально и анатомически различные области

Головной мозг, наряду со спинным мозгом и сетчаткой, составляет центральную нервную систему, которая выполняет сложное поведение, контролируемое специализированными, точно расположенными и взаимодействующими типами клеток по всему телу¹. Мозг представляет собой сложный орган с миллиардами взаимосвязанных нейронов и глии с точной схемой, выполняющей многочисленные функции. Это двусторонняя структура с двумя различными долями и разнообразными клеточными компонентами². Спинной мозг соединяет головной мозг с внешним миром и защищен костью, мозговыми оболочками и спинномозговой жидкостью и направляет сообщения в мозг и из него ^2,3,4. Поверхность мозга, кора головного мозга, неровная и имеет отчетливые складки, называемые извилинами, и бороздки, называемые бороздами, которые разделяют мозг на функциональные центры⁵. Кора гладкая у млекопитающих с небольшим мозгом ^6,7. Важно охарактеризовать и изучить архитектуру человеческого мозга, чтобы понять расстройства, связанные с различными областями мозга, а также его функциональными схемами. В последние годы исследования в области неврологии расширились, и для изучения структуры и функции мозга используются различные экспериментальные методы. Разработки в области молекулярной и системной биологии открыли новую эру изучения сложных отношений между структурами мозга и функционированием молекул. Кроме того, молекулярная биология, генетика и эпигенетика быстро расширяются, что позволяет нам продвигать наши знания об основных механизмах, связанных с функционированием систем. Эти анализы могут проводиться на гораздо более локализованной основе, чтобы помочь целенаправленно исследовать и разработать более эффективные методы лечения.

Мозг млекопитающих структурно определен в четко идентифицируемые дискретные области; однако функциональные и молекулярные сложности этих дискретных структур еще не ясно поняты. Многомерность и многослойность мозговой ткани затрудняет изучение этого ландшафта на функциональном уровне. Кроме того, тот факт, что несколько функций выполняются одной и той же структурой и наоборот, еще больше усложняет понимание мозга⁸. Крайне важно, чтобы экспериментальный подход, выполненный для структурной и функциональной характеристики областей мозга, использовал точные исследовательские методологии для достижения согласованности в выборке для корреляции нейроанатомической архитектуры с функцией. Сложность мозга была недавно объяснена с использованием секвенирования одиночных клеток ^9,10, таких как височная извилина человеческого мозга, которая состоит из 75 различных типов клеток¹¹. Сравнивая эти данные с данными из аналогичной области мозга мыши, исследование не только выявляет сходство в их архитектуре и типах клеток, но и представляет различия. Чтобы разгадать сложные механизмы, важно изучать различные области мозга с полной точностью. Сохраненные структуры и функции между мозгом человека и мыши позволяют использовать мышь в качестве предварительного суррогата для выяснения функции человеческого мозга и поведенческих результатов.

С развитием подходов системной биологии получение информации из дискретных областей мозга у грызунов стало ключевой процедурой в исследованиях нейробиологии. В то время как некоторые протоколы, такие как микродиссекция¹² лазерного захвата, могут быть дорогостоящими, механические протоколы недороги и выполняются с использованием общедоступных инструментов^13,14. Мы использовали несколько областей мозга для транскриптомных анализов¹⁵ и разработали практическую и быструю процедуру для пошагового рассечения областей мозга мыши шаг за шагом за короткое время. После вскрытия эти образцы могут быть сохранены сразу в холодных условиях для сохранения нуклеиновых кислот и белков этих тканей. Наш подход может быть выполнен быстрее, что приводит к высокой эффективности и позволяет снизить вероятность ухудшения состояния тканей. Это, в конечном счете, увеличивает шансы на создание высококачественных, воспроизводимых экспериментов с использованием тканей мозга.