Долгий криосон с последующим пробуждением — действие, без которого невозможно путешествие в далекие уголки Вселенной — превращается из сюжета фантастических книг и фильмов в нашу новую реальность. Ученые из Университета Эрлангена-Нюрнберга (Германия) заморозили ткань мозга мышей до криогенных (ниже — 120°С) температур, а после оттаивания обнаружили, что нейроны сохранили способность передавать электрические сигналы и даже поддерживать процессы, лежащие в основе памяти и обучения.
«До начала эксперимента я сам не был уверен, что это сработает, — признается ведущий автор работы Александр Герман. — Общественному восприятию криосна, пожалуй, уже пора сместиться от “это чистая научная фантастика” к “это реальная долгосрочная научная и инженерная задача”».
Главный враг криоконсервации — лед. Кристаллы, которые образуются внутри и между клетками при замерзании, механически разрушают тончайшие структуры живой ткани. Природа, впрочем, давно нашла решение: например, небольшой тритон сибирский углозуб способен выживать при температуре минус 50 , годами оставаясь в мерзлоте, благодаря глицерину — естественному антифризу, который вырабатывает его печень.
Ученые пошли другим путем — использовали витрификацию. Вместо того чтобы позволить воде кристаллизоваться, они заменили жидкость в ткани специально разработанным раствором криопротекторов (V3) и охладили образцы так быстро, что молекулы застыли в стеклообразном состоянии — твердом, но без образования кристаллической решетки, а значит, без механических повреждений.
Для экспериментов выбрали гиппокамп — структуру мозга, которая отвечает за память и обучение. Тончайшие срезы гиппокампа мышей пропитывали раствором V3 во все возрастающей концентрации, затем быстро охлаждали на медном цилиндре при — 196 и хранили при — 150 от десяти минут до семи дней.
После оттаивания структура нейронов оказалась сохранной, а электрические записи подтвердили, что клетки передают сигналы по цепям гиппокампа. Но самым впечатляющим стало сохранение долговременной потенциации (LTP) — механизма, при котором часто используемые связи между нейронами избирательно усиливаются. Именно LTP считается клеточной основой процессов обучения и запоминания, и для ее работы требуется слаженное функционирование целой цепочки молекулярных процессов.
Ближайшее применение криозаморозки, впрочем, пока что далеко от межзвездных перелетов. Методика позволит сохранять ткани мозга, удаленные во время операций по лечению эпилепсии, для последующего изучения, а также создавать банки нейронных тканей для разработки лекарств. Масштабирование от тонкого среза до целого органа — тем более до организма — остается отдельной и куда более сложной задачей. «Наша работа — это доказательство возможности реального применения такой методике в принципе, а не демонстрация криостаза целого организма, — подчеркивает Герман. — Но даже полученные нами результаты уже снимают популярное возражение, что ткань взрослого мозга является слишком хрупкой для криоконсервации».
Ранее в мозге Эйнштейна нашли новые признаки гениальности.
