Виртуальная модель: учёные создали первую трёхмерную карту нейронов сердца

Учёные из нескольких медицинских учреждений США, представляющие разные дисциплины, в том числе неврологию и кардиологию, создали трёхмерную карту нервной системы сердца в высоком разрешении. Об этом сообщается в журнале iScience.

В настоящее время существуют виртуальные модели сети нейронов головного мозга, но для сердца аналогичная работа проведена впервые, отмечают исследователи. 

«Единственный другой орган, для которого была разработана настолько же подробная трёхмерная схема строения в высоком разрешении, — это мозг. По сути, мы создали первую комплексную схему сердечной нервной системы, к которой другие исследователи могут обращаться по вопросам функционирования, физиологии и связей между различными нейронами», — заявил профессор патологии, цитологии и анатомии Радж Вадиджепалли — один из ведущих авторов проекта.

По мнению авторов исследования, такого рода междисциплинарная работа позволит устранить пробелы в научной области на стыке кардиологии и неврологии, так как многие специалисты по сердечным заболеваниям недостаточно осведомлены о работе сети нейронов этого органа и даже не подозревают о существенном влиянии нейроанатомии на решение различных проблем со здоровьем.

«Внутрисердечная нервная система — огромный пробел в наших познаниях, вопрос, находящийся на стыке неврологии и кардиологии. Наша цель заключалась в том, чтобы устранить данный пробел за счёт составления схемы её анатомической структуры», — сообщил доктор Джеймс Швабер, директор Института функциональной геномики и вычислительной биологии имени Дэниела Бо и один из ведущих авторов исследования.

Прототипом полученной виртуальной модели послужило сердце крысы, однако по нему можно изучать и нейроанатомию человеческих сердец, уверяют учёные. Также, по их мнению, проведённое исследование закладывает основу для разработки виртуальных карт и других важных органов.

Сформировать трёхмерную нейронную модель сердца крысы удалось благодаря кропотливой работе по объёмному сканированию всех фрагментов органа, разрезанного специальным алмазным ножом на тонкие части. Когда учёные получили изображение нервной системы сердца, у них появилась уникальная возможность анализировать функции отдельных групп нейронов. 

Сравнивая сердца самцов и самок крысы, исследователи обратили внимание на существенные различия в работе их нервных систем. По-разному были организованы группы нейронов, иначе происходила экспрессия генов (трансляция наследственной информации). Дальнейшие исследования должны пролить свет на существенную разницу сердечных заболеваний у мужчин и женщин, полагают учёные.

Также они уверены, что лучше пониманить нейроанатомию сердца необходимо для поддержания здоровья этого органа. Ведь крепкая нервная система способна, например, защитить сердечную мышцу во время инфаркта, предотвратить внезапную смерть и проблемы с кровоснабжением.

Все применённые для создания карты сердца методы и технологии специалисты объединили в одной программе, выложенной онлайн для всех желающих. Так они решили привлечь других исследователей к воссозданию трёхмерных структур различных органов животных, в том числе печени и лёгких. Следующим органом для исследования по плану работы коллектива должно стать сердце свиньи, и только после этого учёные надеются создать полную нейроанатомическую карту сердца человека.

«Надеемся, что в итоге нам удастся создать трёхмерную схему человеческого сердца как в здоровом, так и в больном состоянии. Мы заложили фундамент, на котором зиждется неисчерпаемый потенциал для дальнейших исследований», — заключил доктор Швабер.