Інститут фізіології ім.
Богомольця
Київ
Україна
Павло Белан
Мозок зсередини – сучасні методи
дослідження
15.12.2015
Часопис
План
• Проблемы при регистрации работы мозга
• Флуоресцентные метки, Зеленый флуоресцентный белок, Green
Fluorescent Prote...
• Каким образом можно
увидеть как устроен мозг
на уровне отдельных
клеток (нейронов)
• Каким образом можно
увидеть и понят...
Изображение клеток в проходящем свете
Молекулы невидимы
Нейроны прозрачны
Ткани непрозрачны
Флуоресцентные метки
Молекула
флуоресцеин
а
Мечение белковых молекул флуоресцентными метками
Флуоресцентная
метка
Исследуемый белок
Мечение белковых молекул флуоресцентными метками
Флуор
метка
Исследуемый
белок
Экспрессия химерных белков
FP gene
Gene under
study
Himeric
fluorescent
protein
Gene under
study
Экспрессия химерных белков
ЗФБИсследуемый
белок
Конектосомика – наука о «деталях» и «соединениях» в мозге
Ткани непрозрачны.
Как заглянуть внутрь организма?
Нематода C. elegans прекрасный прозрачный объект
для исследования
https://www.youtube.com/watch?v=zjqwPgLnV0
http://smithlab.stanford.edu/Smithlab/Array_Tomography.html
Комплексная Томография
http://www.youtube.com/watch?v=jziqfFp9Rq0&feature=player_embedded#!
Комплексная Томография Коры Головного Мозга Мыши
Конектосомы Коры Головного Мозга Мыши
Все нейриты в малой части коры мозга мыши
http://www.youtube.com/watch?v=-wq2WTRmeW4
Конектосомы Коры Головного Мозга Мыши
http://video.nationalgeographic.com/video/magazine/ngm-3d-brain
Методика «ПРОЗРАЧНОСТИ»
NATURE April 2013, doi:10.1038/nature12107
NATURE April 2013, doi:10.1038/nature12107
Методика «ПРОЗРАЧНОСТИ»
Методика «ПРОЗРАЧНОСТИ»
https://www.youtube.com/watch?v=c-NMfp13Uug
Исследование структуры и взаимосвязей
нейронов не позволяет тем не менее
понять как нейроны взаимодействуют в
процессе нор...
Молекулы используемые для регистрации
активности нейронов
http://demythify.com/
http://brainwindows.wordpress.com/2008/07/...
Nature Method (2013) doi:10.1038/nmeth.2434
«Листовая» микроскопия активности всех нейронов
мозга личинки zebrafish
Нейрональная активность всего мозга личинки zebrafish
https://www.youtube.com/watch?v=547qlA9i8dI
Nature Method (2013) doi:10.1038/nmeth.2434
3D рекострукция нейрональной активности
всего мозга личинки zebrafish
34с
http...
Визуализация активности нейронов личинки zebrafish
https://www.youtube.com/watch?v=YefDGzrrys8&feature=youtu.be
• Но можно ли не только исследовать
клеточные процессы, но и управлять
ими?
http://en.wikipedia.org/wiki/Optogenetics
Оптогенетика (Optogenetics)
Оптогенетика это комбинация генетических и оптически...
Фоточувствительные бактерии – основатели
оптогенетики
Nature web site
https://www.youtube.com/watch?v=I64X7vHSHOE
Каналородопсин (Channelrhodopsin (ChR2)) –
«фототумблер», возбуждающий нейроны
Nature web site
https://youtu.be/y90zQTd-YYE
Примеры того как каналородопсин может
контролировать работу клеток и поведение простых
организмов
Nature web site
https://...
Халородопсин (Halorhodopsin (NpHR)) –
«фототумблер», тормозящий нейроны
Nature web site
https://youtu.be/uxzeKaIVqqU
Молекулярно-генетические подходы для введения
оптогенетических конструктов в мозг
Nature web site
https://youtu.be/9stvIQ1...
Схема и ЭМ фотографии оптродов
http://nurmikko.engin.brown.edu/?q=node/33
Оптродные сборки
http://nurmikko.engin.brown.edu/?q=node/33
Мыши специфически зараженные ChR2
Nature web site
https://www.youtube.com/watch?v=v7uRFVR9BPU
Инжектируемые, миниатюрные полупроводниковые приборы
Science 340, 211 (2013); DOI: 10.1126/science.1232437
Science 340, 211 (2013); DOI: 10.1126/science.1232437
Injectable, cellular-scale semiconductor devices
Лечение боли с помощью оптогенетики
http://bcove.me/7ylcn7v0
Оптогенетический контроль сокращений мышц
горла трансгенной мыши
https://www.youtube.com/watch?v=kiGyuRUtgI4
Towne C, Montgomery KL, Iyer SM, Deisseroth K, et al. (2013) Optogenetic Control of Targeted Peripheral Axons in Freely Mo...
Свето-активируемые скелетные мышцы
http://news.mit.edu/2012/mechanical-engineers-create-light-
activated-skeletal-muscle-0...
Роботы на свето-активируемых скелетных мышцах
• Спасибо за внимание 
Conclusions
• Optogenetics is a new experimental methodology
based upon the combination of genetic and optical
methods to ...
Upcoming SlideShare
Loading in …5
×

15.12.2015. Brainy. Лекція Павла Білана. Мозок зсередини – сучасні методи дослідження.

199 views

Published on

15 грудня в рамках Brainy – лекторію з нейронаук до "Часопису" завітав Павло Білан - завідувач Лабораторією молекулярної біофізики Інституту фізіології ім. Богомольця. Павло Володимирович поділився своїми занннями про те, що знає сучасна наука про мозок, які перспективи дослідження мозку в майбутньому та багато іншого.
---
1. Відео перед лекцією:
https://www.youtube.com/watch?v=JqMpGrM5ECo

2. Слайд №12
https://www.youtube.com/watch?v=zjqLwPgLnV0
3.Слайд №14
https://www.youtube.com/watch?v=jziqfFp9Rq0&feature=player_embedded#!
4.Слайд №15
http://www.youtube.com/watch?v=-wq2WTRmeW4
5. Слайд №16
http://video.nationalgeographic.com/video/magazine/ngm-3d-brain
6. Слайд №19
https://www.youtube.com/watch?v=c-NMfp13Uug
7. Слайд №23
https://www.youtube.com/watch?v=547qlA9i8dI
8. Слайд №24
https://www.youtube.com/watch?v=1Q-g1uCvYOA
9. Cлайд №25
https://www.youtube.com/watch?v=YefDGzrrys8&feature=youtu.be
10. Cлайд №28
https://www.youtube.com/watch?v=I64X7vHSHOE
11. Слайд №29
https://youtu.be/y90zQTd-YYE
12. Слайд №30
https://youtu.be/Ey75nFuOJBc
13. Слайд №31
https://youtu.be/uxzeKaIVqqU
14. Слайд №32
https://youtu.be/9stvIQ1Rv2I
15. Слайд №35
https://www.youtube.com/watch?v=v7uRFVR9BPU
16. Слайд №38
http://bcove.me/7ylcn7v0
17. Слайд №39
https://www.youtube.com/watch?v=kiGyuRUtgI4
18. Слайд №41
http://news.mit.edu/2012/mechanical-engineers-create-light-activated-skeletal-muscle-0830

Published in: Science
0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total views
199
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
2
Actions
Shares
0
Downloads
3
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

15.12.2015. Brainy. Лекція Павла Білана. Мозок зсередини – сучасні методи дослідження.

  1. 1. Інститут фізіології ім. Богомольця Київ Україна Павло Белан Мозок зсередини – сучасні методи дослідження 15.12.2015 Часопис
  2. 2. План • Проблемы при регистрации работы мозга • Флуоресцентные метки, Зеленый флуоресцентный белок, Green Fluorescent Protein (GFP) • Малые объекты и их Конектосомы. Методы их исследования. • Конектосомы Коры Головного Мозга • «Листовая» микроскопия • Оптогенетика
  3. 3. • Каким образом можно увидеть как устроен мозг на уровне отдельных клеток (нейронов) • Каким образом можно увидеть и понять процессы, происходящие при нейрональных взаимодействиях
  4. 4. Изображение клеток в проходящем свете Молекулы невидимы Нейроны прозрачны Ткани непрозрачны
  5. 5. Флуоресцентные метки Молекула флуоресцеин а
  6. 6. Мечение белковых молекул флуоресцентными метками Флуоресцентная метка Исследуемый белок
  7. 7. Мечение белковых молекул флуоресцентными метками Флуор метка Исследуемый белок
  8. 8. Экспрессия химерных белков FP gene Gene under study Himeric fluorescent protein Gene under study
  9. 9. Экспрессия химерных белков ЗФБИсследуемый белок
  10. 10. Конектосомика – наука о «деталях» и «соединениях» в мозге
  11. 11. Ткани непрозрачны. Как заглянуть внутрь организма?
  12. 12. Нематода C. elegans прекрасный прозрачный объект для исследования https://www.youtube.com/watch?v=zjqwPgLnV0
  13. 13. http://smithlab.stanford.edu/Smithlab/Array_Tomography.html Комплексная Томография
  14. 14. http://www.youtube.com/watch?v=jziqfFp9Rq0&feature=player_embedded#! Комплексная Томография Коры Головного Мозга Мыши
  15. 15. Конектосомы Коры Головного Мозга Мыши Все нейриты в малой части коры мозга мыши http://www.youtube.com/watch?v=-wq2WTRmeW4
  16. 16. Конектосомы Коры Головного Мозга Мыши http://video.nationalgeographic.com/video/magazine/ngm-3d-brain
  17. 17. Методика «ПРОЗРАЧНОСТИ» NATURE April 2013, doi:10.1038/nature12107
  18. 18. NATURE April 2013, doi:10.1038/nature12107 Методика «ПРОЗРАЧНОСТИ»
  19. 19. Методика «ПРОЗРАЧНОСТИ» https://www.youtube.com/watch?v=c-NMfp13Uug
  20. 20. Исследование структуры и взаимосвязей нейронов не позволяет тем не менее понять как нейроны взаимодействуют в процессе нормальной жизнедеятельности организма. Как обеспечить возможности быстрой регистрации активности всех нейронов мозга?
  21. 21. Молекулы используемые для регистрации активности нейронов http://demythify.com/ http://brainwindows.wordpress.com/2008/07/08/voltage- sensitive-imaging-powering-up/
  22. 22. Nature Method (2013) doi:10.1038/nmeth.2434 «Листовая» микроскопия активности всех нейронов мозга личинки zebrafish
  23. 23. Нейрональная активность всего мозга личинки zebrafish https://www.youtube.com/watch?v=547qlA9i8dI
  24. 24. Nature Method (2013) doi:10.1038/nmeth.2434 3D рекострукция нейрональной активности всего мозга личинки zebrafish 34с https://www.youtube.com/watch?v=1Q-g1uCvYOA
  25. 25. Визуализация активности нейронов личинки zebrafish https://www.youtube.com/watch?v=YefDGzrrys8&feature=youtu.be
  26. 26. • Но можно ли не только исследовать клеточные процессы, но и управлять ими?
  27. 27. http://en.wikipedia.org/wiki/Optogenetics Оптогенетика (Optogenetics) Оптогенетика это комбинация генетических и оптических методов с целью контролировать специфические события в определенных клетках живых тканей с милисекундным временным разрешением. Optogenetics is the combination of genetic and optical methods to control specific events in targeted cells of living tissue, even within freely moving mammals and other animals, with the temporal precision (millisecond- timescale) needed to keep pace with functioning intact biological systems.
  28. 28. Фоточувствительные бактерии – основатели оптогенетики Nature web site https://www.youtube.com/watch?v=I64X7vHSHOE
  29. 29. Каналородопсин (Channelrhodopsin (ChR2)) – «фототумблер», возбуждающий нейроны Nature web site https://youtu.be/y90zQTd-YYE
  30. 30. Примеры того как каналородопсин может контролировать работу клеток и поведение простых организмов Nature web site https://youtu.be/Ey75nFuOJBc
  31. 31. Халородопсин (Halorhodopsin (NpHR)) – «фототумблер», тормозящий нейроны Nature web site https://youtu.be/uxzeKaIVqqU
  32. 32. Молекулярно-генетические подходы для введения оптогенетических конструктов в мозг Nature web site https://youtu.be/9stvIQ1Rv2I
  33. 33. Схема и ЭМ фотографии оптродов http://nurmikko.engin.brown.edu/?q=node/33
  34. 34. Оптродные сборки http://nurmikko.engin.brown.edu/?q=node/33
  35. 35. Мыши специфически зараженные ChR2 Nature web site https://www.youtube.com/watch?v=v7uRFVR9BPU
  36. 36. Инжектируемые, миниатюрные полупроводниковые приборы Science 340, 211 (2013); DOI: 10.1126/science.1232437
  37. 37. Science 340, 211 (2013); DOI: 10.1126/science.1232437 Injectable, cellular-scale semiconductor devices
  38. 38. Лечение боли с помощью оптогенетики http://bcove.me/7ylcn7v0
  39. 39. Оптогенетический контроль сокращений мышц горла трансгенной мыши https://www.youtube.com/watch?v=kiGyuRUtgI4
  40. 40. Towne C, Montgomery KL, Iyer SM, Deisseroth K, et al. (2013) Optogenetic Control of Targeted Peripheral Axons in Freely Moving Animals. PLoS ONE 8(8): e72691. doi:10.1371/journal.pone.0072691 http://www.plosone.org/article/info:doi/10.1371/journal.pone.0072691 Имплантируемый «оптический» нерв
  41. 41. Свето-активируемые скелетные мышцы http://news.mit.edu/2012/mechanical-engineers-create-light- activated-skeletal-muscle-0830
  42. 42. Роботы на свето-активируемых скелетных мышцах
  43. 43. • Спасибо за внимание 
  44. 44. Conclusions • Optogenetics is a new experimental methodology based upon the combination of genetic and optical methods to control specific mainly electrical events in targeted cells of living tissue. • Optogenetics allows to almost instantaneously switch on and off certain neuronal groups in order to study their functions and relationships with other cells of animal body. • Optogenetics also allows to correct pathological changes of signaling processes being a prerequisite for treatment of many neurodegenerative disorders.

×