клетки мозга под микроскопом фото

Нейрон под электронным микроскопом

Обычно в наших картинках дня (или ночи, как вам будет угодно) публикуем фотографии клеток нервной системы, созданные при помощи той или иной техники оптической микроскопии: обычный световой микроскоп, флуоресцентный, микроскопия светового листа, конфокальная микроскопия и так далее. А вот как выглядят нейроны крысы под более мощным, электронным микроскопом. Кстати, напомним, что о том, какими бывают нейроны и как они устроены, вы можете прочитать в нашей специальной статье цикла «Нейронауки для всех».

«Дорогой мозг, пора бы тебе повзрослеть!»

Когда мы рождаемся, наш мозг обладает большой гибкостью. Наличие такой гибкости для роста и изменения дает незрелому мозгу способность адаптироваться к новому опыту и организовать свою…

«Инопланетные» соединения

Нет, перед вами не близнецы-инопланетяне, которым делают МРТ. Это — личинки мухи-дрозофилы (что бы делали без них и рыбок данио-рерио нейробиологи!), у которых клетки мозга экспрессируют…

«Нейронный светофор» поможет понять болезнь Паркинсона

Новый метод прижизненной идентификации активности нейронов, чем-то напоминающий светофор, создали нейробиологи из Национального института наук о связи здоровья и окружающей среды, входящего в Национальные институты…

«Преображение» взрослого мозга начинается с клеток

Моменты, которые изменяют нашу жизнь, также меняют наш мозг: все, начиная от первого поцелуя и заканчивая последней встречей, модифицирует нейроны. Новое исследование, проведенное французскими и…

«Разделяй и властвуй»: как в мозге кодируются звуки

В эксперименте, посвященном тому, как мозг обезьян обрабатывает звук, команда нейробиологов и статистиков из Университета Дьюка обнаружила, что один нейрон может кодировать информацию о двух…

Ацетилхолин есть? А если найду?

Исследователи придумали новый способ визуализации ацетилхолина – главного нейромедиатора, передающего сигнал от нервов к мышцам. Этому посвящена статья из журнала Nature Biotechnology. Микрофотографии нейронов, экспрессирующих…

Биполярное расстройство можно увидеть на клеточном уровне

Нейронауки в Science и Nature, выпуск 91. Нейростарости Нейроны пациентов с биполярным расстройством отличаются в своих реакциях от контрольных. Результаты исследования, опубликованные в журнале Nature в 2015…

Болезнь Альцгеймера: как агрегация бета-амилоида влияет на работу нейронов

Несмотря на широкую распространённость болезни Альцгеймера, причины её возникновения и развития до сих пор остаются не до конца ясными. Очередной шаг в сторону понимания этих…

Болезнь Помпе крупным планом

Перед вами — клиническая картина редкого и очень опасного заболевания, известного, как болезнь Помпе. Этот недуг впервые описал молодой голландский патолог Иоганн Кассианус Помпе в 1932…

Источник

Мозги под микроскопом

Нервная система позволяет живому организму воспринимать окружающую информацию, принимать решения и доносить их до отдельных органов. Это своеобразный командный центр, работающий с невероятной скоростью. И в центре него – головной мозг. Именно он обрабатывает все входящие сигналы и отдает приказы. Конечно, процесс размышлений в микроскоп не увидишь, а вот клетки мозга разглядеть вполне даже можно. Где взять мозг, спросите вы? В наборе готовых микропрепаратов! Сразу предупреждаем, этот образец входит только в крупные наборы. Если вы не нашли подходящий, мозг человека под микроскопом можно увидеть на фото ниже.

Мозг человека под микроскопом, 400x

Нейрон – клетка мозга. Круглые точки на фотографии – ее ядра. Между ними практически не видно границ, так как они плотно прилегают друг к другу. Помимо них на изображении можно рассмотреть и продольные нити – отростки нейронов, которые образуют нейронную сеть и отвечают за передачу информации. Изучать мозг под микроскопом можно уже на увеличении всего в несколько десятков раз. Эта мощность доступна любым биологическим микроскопам, даже детским.

В человеческом организме есть еще один важный элемент нервной системы – спинной мозг (под микроскопом он выглядит как на фото ниже). И, пожалуй, он больше впечатлит неподготовленного исследователя. Рассмотрим, что есть что.

Спинной мозг человека под микроскопом, 100x

«Темная бабочка» в центре – это серое вещество. Именно здесь сосредоточены нервные клетки, которые отвечают за передачу информации. При этом сами информационные сигналы передаются по нервам – отросткам, которые отходят от бабочки в разные стороны. Они образуют белое вещество. Чтобы увидеть спинной мозг человека под микроскопом, достаточно вооружиться биологическим микроскопом и готовым микропрепаратом. Большое увеличение, как и при изучении головного мозга, не понадобится.

Человеческий организм – сложная и интересная биологическая машина. В нем много элементов, которые интересно изучать при помощи микроскопа. Рекомендуем обратить внимание на набор готовых микропрепаратов Levenhuk N80 NG «Увидеть все!», в который входит много образцов человеческих тканей. Благодаря ему вы сможете изучить кровеносную, покровную, двигательную и нервную системы, а также отдельные органы – желудок, легкие, селезенку и многие другие. Для наблюдений рекомендуем использовать биологические микроскопы. Хорошим выбором станут микроскопы Levenhuk, Bresser, Микромед. Пишите, звоните – наши консультанты с радостью помогут вам подобрать подходящую модель!

Использование материала полностью для общедоступной публикации на носителях информации и любых форматов запрещено. Разрешено упоминание статьи с активной ссылкой на сайт www.4glaza.ru.

Производитель оставляет за собой право вносить любые изменения в стоимость, модельный ряд и технические характеристики или прекращать производство изделия без предварительного уведомления.

Источник

Клетки мозга под микроскопом фото

Микроскопия мазка крови – исследование под микроскопом препарата, приготовленного из капли крови.

Выполнение микроскопии мазка крови является опциональной частью общего анализа крови или лейкоцитарной формулы и отдельно не производится.

Микроскопическое исследование мазка крови, мазок крови, микроскопия крови, ручной подсчет лейкоцитарной формулы, мазок периферической крови.

Синонимы английские

Blood Smear, Peripheral smear, Manual differential, Red blood cell morphology, White Blood cell morphology, Peripheral blood smear, Blood Film Examination, Blood Film

Какой биоматериал можно использовать для исследования?

Венозную или капиллярную кровь.

Общая информация об исследовании

Исследование позволяет морфологически оценить клетки (форменные элементы) крови, а также выполнить их подсчет. Клетки крови образуются и созревают в красном костном мозге и затем выбрасываются в общий кровоток. У каждой разновидности клеток свои функции. В физиологических условиях количество и морфологические признаки клеток крови стабильны и не выходят за рамки референсных значений. При различных заболеваниях количество и свойства (форма, объем, цвет, наличие включений, их количество и пр.) закономерно изменяется. По этой причине оценка клеточных элементов в мазке крови является универсальным тестом при диагностике многих патологических состояний и широко применяется в практике врача практически любой специализации.

Мазок периферической крови – это «моментальный снимок» клеток крови в том виде, в каком они находятся в момент взятия образца. Для выполнения исследования венозную или капиллярную кровь помещают на предметное стекло, которое должно быть тщательно обезжирено. Затем другое стекло ставят на предметное стекло под углом 45′ и проводят вдоль капли крови так, чтобы она растеклась тонким слоем по ширине шлифованного стекла. Затем мазок фиксируют, чтобы форменные элементы крови были более устойчивы. После этого мазок окрашивают специальным красителем, который делает клетки и их элементы более яркими, и высушивают. После чего врач в лаборатории изучает мазок под микроскопом.

Для чего используется исследование?

Пока не появились автоматические анализаторы, каждый раз, когда выполнялся общий анализ крови, проводилось микроскопическое исследование мазка крови, так как определить процентное соотношение различных форм лейкоцитов (лейкоцитарную формулу) по-другому было нельзя. В современных анализаторах подсчет лейкоцитарной формулы осуществляется автоматически. Однако при подозрении на наличие патологических форменных элементов крови микроскопия мазка крови опытным врачом по-прежнему является лучшим способом выявления и оценки атипичных и незрелых клеток.

Когда назначается исследование?

Существует достаточно широкий круг заболеваний и расстройств, при которых могут изменяться свойства клеток, циркулирующих в кровяном русле. В норме в кровь из костного мозга попадают только зрелые клетки, однако при ряде заболеваний, например при лейкозах, в кровь могут попадать незрелые клетки – бласты. При некоторых состояниях, например при массивной инфекции, в лейкоцитах могут появляться характерные примеси, сами клетки могут становиться атипичными, как при инфекционном мононуклеозе. Обнаружение в мазке патологических клеток в большом количестве позволяет заподозрить вызвавшее их заболевание и назначить дополнительное обследование.

Мазок крови может регулярно назначаться пациентам с онкологическими заболеваниями костного мозга, лимфоузлов для наблюдения за динамикой состояния и контроля за эффективностью лечения.

Источник

Вирус под микроскопом: от визуализации к манипуляции

Вирусы являются чрезвычайно малыми объектами, имеющими размер от нескольких десятков до нескольких сотен нанометров. Первым и на несколько десятилетий единственным методом их визуализации стала электронная микроскопия, позволившая не только подробно изучить строение самих вирусных частиц, называемых вирионами, но и исследовать процессы, происходящие в зараженной клетке — репликацию вируса. «Монополия» электронной микроскопии была нарушена появлением в начале 1980-х годов принципиально нового класса приборов — сканирующих зондовых микроскопов.

Относящийся к данному классу атомно-силовой микроскоп оказался инструментом, подходящим для исследования биологических объектов и позволил не только визуализировать наноразмерные структуры, но и манипулировать ими. В частности, принципиально возможной оказалась манипуляция одиночными вирионами и прямое измерение сил, возникающих при их контакте с поверхностью клетки. Такие эксперименты позволяют получать подробные данные о самом первом и во многих случаях еще недостаточно исследованном этапе заражения клетки — адгезии вируса к ее поверхности. Данные исследования представляют и значительный практический интерес, т.к. могут дать ключ к созданию эффективных противовирусных препаратов, защищающих клетки от проникновения вирусов.

Об авторе

Денис Владимирович Корнеев — научный сотрудник лаборатории ультраструктурных исследований, председатель Совета молодых ученых Государственного научного центра вирусологии и биотехнологии «Вектор» (Новосибирская область, Кольцово). Автор и соавтор 11 научных работ.

В известной песне Владимира Высоцкого поется: «. не поймаешь нейтрино за бороду / И не посадишь в пробирку. ». Конечно, вирус — это не нейтрино, не атом и даже не молекула, но все же объект настолько малый, что его невозможно увидеть не только глазом, но и в обычный световой микроскоп. Однако электронная микроскопия, в сотни тысяч раз увеличившая возможности нашего зрения, позволила не только увидеть эти удивительные объекты, но и рассмотреть их до мельчайших подробностей. А атомно-силовая микроскопия, в такой же степени обострившая наше осязание, позволила осуществить прямую механическую манипуляцию вирусными частицами.

Вирусы являются чрезвычайно малыми объектами — их размеры лежат в диапазоне от нескольких десятков до нескольких сотен нанометров. Первым и на долгое время единственным методом прямой визуализации наноразмерных частиц стала электронная микроскопия (ЭМ), которая начала развиваться в 1930-е гг. Метод, оказавшийся очень информативным, позволил не только детально охарактеризовать структуру различных вирусов, но и исследовать процессы, происходящие в зараженной клетке.

Оказалось, что форма вирусных частиц отличается большим разнообразием: от правильных сфер до сложных структур, напоминающих кирпичи, обклеенные трубочками (вирус натуральной оспы), или щетинистых червей (вирус геморрагической лихорадки Эбола).

Еще большее разнообразие было обнаружено для стратегии репликации (размножения) вирусов. Единственным фундаментальным свойством, общим для всех без исключения вирусов, оказался их статус облигатного внутриклеточного паразита. Это означает, что для размножения вируса его генетический материал должен в обязательном порядке проникнуть в живую клетку и «захватить» ее ферментативный аппарат, переключив последний на производство копий вируса.

Вне клетки любой вирус является всего лишь молекулярным контейнером с генетическим материалом (ДНК или РНК) и вряд ли может считаться полноценным живым организмом, хотя по этому вопросу в научной среде до сих пор нет окончательной терминологической определенности.

Так, исследование репликации вируса методом просвечивающей электронной микроскопии на ультратонких срезах выглядит следующим образом: зараженные клетки обрабатывают фиксирующим раствором, обезвоживают спиртом и заливают специальной смолой. После отвердевания смолы с помощью специального прибора — ультратома — делают ультратонкие (≈ 50 нм) срезы, которые затем наносят на специальную сетку и обрабатывают растворами солей тяжелых металлов. Во время самого микроскопического исследования образец находится в вакуумной камере и подвергается действию пучка электронов с энергией в несколько десятков кэВ. Очевидно, что прижизненная визуализация в данном случае принципиально невозможна.

В течение почти полувека электронная микроскопия оставалась единственным методом визуализации наноразмерных объектов. Однако в начале 1980-х гг. эта монополия была нарушена появлением сканирующей зондовой микроскопии (СЗМ). Основным принципом СЗМ является сканирование — прецизионное (с высокой точностью) перемещение зонда вблизи исследуемой поверхности, сопряженное с отслеживанием определенного параметра, характеризующего взаимодействие между зондом и образцом. Результатом такого сканирования является топографическая карта рельефа поверхности образца.

Первым прибором СЗМ стал сканирующий туннельный микроскоп (СТМ), который мог лишь весьма ограниченно использоваться для визуализации биологических объектов, так как для его работы требовалась высокая электрическая проводимость исследуемой поверхности.

В 1986 г. швейцарский физик Г. Бинниг и его коллеги создали новый прибор семейства СЗМ — атомно-силовой микроскоп (АСМ). В основе его работы лежит силовое (Ван-дер-Ваальсово) взаимодействие атомов зонда и поверхности. АСМ не требуется электрическая проводимость поверхности образца, и он может осуществлять съемку в жидкой среде. Поэтому этот прибор оказался удобным инструментом для исследования биологических объектов.

Принципиальная схема работы атомно-силового микроскопа (АСМ). Чувствительным элементом АСМ является упругая консоль (кантилевер), на конце которой закреплен острый зонд. Силы, возникающие между атомами острия зонда и исследуемой поверхностью приводят к деформации кантилевера, которая в свою очередь фиксируется при помощи оптической системы, реализованной в большинстве современных АСМ на основе полупроводникового лазера и четырехсекционного фотоприемника. Размер кантилевера — 100÷300 × 20÷40 мкм при толщине около 2 мкм. Высота зонда — около 10 мкм

С момента появления атомно-силового микроскопа было опубликовано огромное число работ, посвященных АСМ-визуализации самых разнообразных биологических образцов. Следует все же признать, что в большинстве случаев в плане визуализации АСМ не дает ничего принципиально нового в сравнении с обычной электронной микроскопией, поэтому зачастую данный метод воспринимается биологами как техническая экзотика, а не как полноценный исследовательский инструмент.

Однако важнейшим, пусть и почти единственным преимуществом визуализации биологических объектов при помощи АСМ по сравнению с электронной микроскопией является возможность выполнения исследований нативных, природных образцов без какой-либо фиксации и специальной пробоподготовки, при физиологических параметрах среды.

Помимо визуализации рельефа поверхности с субнанометровым разрешением АСМ позволяет осуществлять прямое измерение сил, возникающих при взаимодействии одиночных наноразмерных объектов.

Проводятся такие измерения следующим образом: один объект закрепляется на острие зонда АСМ, а второй фиксируется на подложке, после чего зонд подводится к поверхности подложки до достижения механического контакта, а затем возвращается обратно. В ходе этого перемещения отслеживается деформация упругой консоли (кантилевера). Зависимость этого параметра от расстояния между зондом и подложкой называется силовой кривой. С ее помощью можно определить величину силы, действующей между исследуемыми объектами. Этот метод, названный атомно-силовой спектроскопией (АСС), может использоваться для исследования силовых характеристик взаимодействия самых разнообразных малых объектов: от неорганических наночастиц до вирусов и живых клеток.

Метод атомно-силовой спектроскопии позволяет определить величину силы, действующей между исследуемыми объектами. Для этого один объект закрепляется на острие зонда АСМ, а второй фиксируется на подложке. Зонд подводится к поверхности подложки и затем поднимается обратно. Зависимость деформации кантилевера от расстояния между зондом и подложкой называется силовой кривой

Начальным этапом заражения клетки вирусом является адгезия (прилипание) вирусной частицы (вириона) к клеточной поверхности с последующим проникновением генетического материала вируса внутрь клетки. Этот процесс, определяемый взаимодействием белковых рецепторов, расположенных на поверхности клетки, с поверхностными белками вириона, является критически важным для размножения вируса. И, надо отметить, в большинстве случаев изучен недостаточно.

Поистине захватывающие перспективы исследований в этом направлении открывает АСС. Зафиксировав одиночную вирусную частицу на острие зонда АСМ, можно осуществить измерение силы, возникающей при контакте вирусной частицы с поверхностью клетки, исследовать кинетические характеристики данного взаимодействия и даже «вдавить» вирион внутрь клетки, одновременно ведя наблюдение при помощи мощного светового микроскопа. В таком эксперименте исследователь из пассивного наблюдателя превращается в активного участника процесса, осуществляя механическую манипуляцию исследуемым наноразмерным объектом — такую возможность не может предоставить ни один из других видов микроскопии.

Однако фиксация одиночной вирусной частицы на острие зонда атомно-силового микроскопа является весьма непростой задачей. Для успешного проведения эксперимента требуется большая подготовительная работа:

Оценка концентрации и степени чистоты препарата вируса обычно проводится методом просвечивающей электронной микроскопии. Площадку на острие АСМ-зонда, которое обычно изготавливают из кремния или его нитрида, формируют путем длительного сканирования кремниевой или сапфировой подложки при больших значениях развертки и силы прижатия зонда к поверхности. Наиболее наглядной иллюстрацией для этого процесса служит изменение формы острия карандаша в ходе интенсивного рисования.

Адекватным методом контроля геометрических параметров зонда атомно-силового микроскопа (а) при создании площадки для посадки вириона, является электронная микроскопия, как сканирующая, так и просвечивающая: б — площадка на острие зонда для посадки крупной вирусной частицы; в — вирусоподобная частица, закрепленная на острие зонда. Просвечивающая электронная микроскопия (JEM 1400, Jeol, Япония)

Главный вопрос, на который необходимо ответить при интерпретации любых результатов атомно-силовой спектроскопии, можно сформулировать следующим образом: «Силы между какими объектами были измерены?»

По меркам микроскопии, клетка высших организмов является относительно крупным (≈ 10 мкм) объектом, поэтому хорошо видна в световом микроскопе, при помощи которого на нее наводится кантилевер атомно-силового микроскопа. Но как быть с самим зондом, на острие которого предполагается наличие вириона? Строго говоря, вместо вириона там может оказаться все, что угодно: монослой белковых молекул, фрагмент клетки или вириона, агрегат из нескольких вирионов, случайное загрязнение и т. д. Кроме того, в процессе измерения вирион может разрушиться или оторваться от зонда. Визуализация же зонда с вирусной частицей методом электронной микроскопии до силовых измерений недопустима, так как под воздействием высушивания, вакуума и пучка электронов вирион приобретет необратимые изменения.

Наиболее эффективным методом решения данной проблемы оказалась визуализация острия зонда АСМ с помощью электронной микроскопии, осуществляемая непосредственно после силовых измерений. Если на острие будет обнаружена вирусная частица, уцелевшая в ходе эксперимента, то все сомнения развеются.

В течение последних пятидесяти лет в результате поистине титанической работы, проделанной электронными микроскопистами всего мира, накоплен огромный багаж знаний в области ультраструктурных аспектов репликации различных вирусов. Создание атомно-силового микроскопа и техники силовой спектроскопии позволило вплотную приблизиться к произвольной механической манипуляции одиночными вирусными частицами. Это выводит изучение взаимодействия вируса с клеткой на принципиально другой уровень — от структурных исследований к функциональным.

При этом атомно-силовая спектроскопия не является конкурентом для электронной микроскопии, а открывает новое самостоятельное направление исследований — наномеханику взаимодействия вирусной частицы с поверхностью клетки. Весьма вероятно, что в самом ближайшем будущем в данном направлении будут совершены фундаментальные открытия, соизмеримые по значимости с достижениями электронной микроскопии в середине прошлого века.

Изучение механизмов связывания вирусных частиц с поверхностью клетки вызывает значительный интерес не только с позиции фундаментальной науки, но и в контексте практических приложений. Более детальное понимание этих механизмов на молекулярном уровне может дать человечеству ключ к созданию эффективных противовирусных препаратов, защищающих клетки от проникновения вирусов.

В публикации использованы фото автора

Литература
1. Корнеев Д. В., Бессуднова Е. В., Зайцев Б. Н. Изучение взаимодействия наночастиц TiO₂ и поверхности эритроцитов человека методом атомно-силовой спектроскопии // УНЖ. 2012. № 4. С. 73–77.
2. Миронов В. Л. Основы сканирующей зондовой микроскопии. Нижний Новгород: ИФМ РАН, 2004. 182 с.
3. Alsteens D., Pesavent E., Cheuvart G. et al. Controlled manipulation of bacteriophages using single-virus force spectroscopy // ACSNANO. 2009. V. 3 (10). P. 3063–3068.
4. Alsteens D., Trabelsi H., Soumillion P., Dufrene Y. F. Multiparametric atomic force microscopy imaging of single bacteriophages extruding from living bacteria // Nature Communications. V. 4. Article number: 2926.
5. Binnig G., Quate C. F., Gerber Ch. Atomic force microscope // Phys. Rev. Lett. 1986. V. 56 (9). P. 930–933.
6. Cappella B., Dietler G. Force-distance curves by atomic force microscopy // Surf. Sci. Rep. 1999. V. 34. P. 1–104.
7. Malkin A. J., Plomp M., McPherson A. Unraveling the architecture of viruses by high-resolution atomic force microscopy // Methods Mol. Biol. 2005. V. 292. P. 85–108.

* Просвечивающая электронная микроскопия с использованием специальной жидкостной ячейки и сканирующая электронная микроскопия при атмосферном давлении позволяют исследовать биологические объекты без фиксации, но из-за ряда технических трудностей и относительно низкого пространственного разрешения эти методы не получили широкого распространения.

Источник