Космос под ногами: спецпроект Naked Science о космонавтике и «трудной» нефти
Читать
  • Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
23.12.2022
РНФ
188

Новый оптический метод сделал рыбок данио-рерио прозрачными

4.8

Российские ученые предложили новый неинвазивный метод для исследования кровеносной системы рыбок данио-рерио. Просвечивая их тело волнами света в инфракрасном диапазоне, авторы смогли наблюдать за биением сердца, расположением сосудов и кровотоком не только на самых ранних стадиях развития, когда личинки визуально прозрачны, но и на значительно более поздних стадиях, когда исследуемые особи практически не пропускают видимый свет. Предложенный подход поможет детальнее изучить действие лекарственных препаратов, экологических и других факторов на функционирование сердечно-сосудистой системы, а также исследовать процессы развития ее патологий.

Рыбка данио / ©Getty images

Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Scientific Reports. Рыбки данио-рерио — один из самых любимых модельных объектов у биологов. Эти животные неприхотливы в содержании, быстро растут, а также имеют кровеносную систему, похожую по строению на таковую у эмбрионов человека. Поэтому на примере данио-рерио часто изучают болезни сердца и патологии сердечно-сосудистой системы. Такие исследования часто проводят оптическими методами, не наносящими вреда животным: прозрачное тело рыбок просвечивают видимым и ближним инфракрасным излучением.

Интенсивность прошедшего света при наличии кровотока зависит от сердечного ритма, и, наблюдая за изменениями, исследователи могут обнаруживать содержащие кровь структуры, строить карты сосудов, измерять сердечные ритмы и решать многие другие задачи, связанные с анализом строения сердечно-сосудистой системы. Однако такие оптические подходы хорошо работают, пока рыбки маленькие и прозрачные. По мере взросления — уже в возрасте одной недели — они приобретают окраску, которая не дает видимому излучению проникнуть сквозь ткани. Поэтому ученые ищут подходы, которые позволят исследовать строение и функционирование сердечно-сосудистой системы рыбок, даже когда их тела перестанут быть прозрачными.

Исследователи из Научно-технологического центра уникального приборостроения РАН (Москва), Национального исследовательского университета ИТМО (Санкт-Петербург), Московского государственного технического университета имени Н. Э. Баумана (Москва), Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова (Москва) и Института биологии внутренних вод имени И. Д. Папанина РАН (Борок) предложили использовать для исследования сердечно-сосудистой системы электромагнитное излучение более длинноволнового диапазона, чем в стандартных оптических методах. Обычно в экспериментах применяют видимый и ближний инфракрасный свет с длинами волн от 400 до 1000 нанометров, который удобен с точки зрения визуальных наблюдений и регистрации обычными видеокамерами.

Фотографии сердечно-сосудистой системы данио-рерио, полученные с в диапазоне 400–1000 нм (а) и 900–1700 нм (b) / ©Volkov et al. / Scientific Reports, 2022

Чтобы охватить более широкий спектр, авторы установили в микроскоп два варианта приемников излучения — первый работал в диапазоне 400–1000 нанометров, а второй — 900–1700 нанометров. Затем исследователи сравнили эти два режима, наблюдая за сердечно-сосудистой системой большого количества взрослых рыбок данио-рерио. Эксперименты показали, что оба подхода позволяют проследить за динамикой биения сердца рыб, благодаря чему их можно использовать при изучении нарушений сердечного ритма.

Однако с помощью первого, более коротковолнового диапазона (400–1000 нанометров) не удается рассмотреть сосуды рыб сквозь пигментированные участки кожи, а также определить скорость кровотока в этих местах. С помощью регистрации и анализа более длинноволнового излучения, напротив, ученые получили детальные изображения даже самых мелких сосудов. Это объясняется тем, что окраска покровов оказывается «прозрачной» для длин волн в диапазоне 900–1700 нанометров.

Исследователь за работой на экспериментальной установке / ©Демид Хохлов

«Предложенные нами подходы открывают возможность исследовать развитие и патологии сердечно-сосудистой системы у более взрослых рыб данио-рерио, не нанося при этом никакого вреда самим животным. Долгосрочные эксперименты на этих модельных объектах важны для разработки новых подходов к диагностике и лечению патологий кровеносной системы. Мы продолжим и дальше совершенствовать оптические методы, расширяя возможности неинвазивной диагностики различных тканей и внутренних органов», — рассказывает Демид Хохлов, младший научный сотрудник лаборатории акустооптической спектроскопии Научно-технологического центра уникального приборостроения РАН.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
РНФ осуществляет финансовую и организационную поддержку фундаментальных и поисковых научных исследований посредством финансирования прошедших конкурсный отбор научных, научно-технических программ и проектов.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Вчера, 11:09
Сергей Васильев

Венерины мухоловки регистрируют до пяти стимуляций чувствительных волосков, чтобы захлопнуть свою ловушку и начать переваривание. Но уникальный мутант Dyscalculia не может «считать» даже до двух. Ученые показали, что это связано с нарушением восприятия ионов кальция.

Вчера, 16:24
Анна Новиковская

Сегодня популяции многих видов пчел в упадке, и британские исследователи предложили еще один способ спасти этих насекомых: превратить часть кирпичей в стенах домов в «мини-ульи».

Позавчера, 17:19
Александр Березин

Игру 2013 года и выходящий с января 2023 года сериал по ней часто принимают за научную фантастику. То есть произведение, основанное на предположениях, не противоречащих науке. Однако вряд ли дело обстоит таким образом. Проблема в том, что создатели мира The Last of Us слишком некритично подошли как к научному фундаменту, на котором основан их мир постапокалипсиса, так и к тому, что думает наука о самой реальности «постапов». Naked Science пробует разобраться в деталях.

Вчера, 11:09
Сергей Васильев

Венерины мухоловки регистрируют до пяти стимуляций чувствительных волосков, чтобы захлопнуть свою ловушку и начать переваривание. Но уникальный мутант Dyscalculia не может «считать» даже до двух. Ученые показали, что это связано с нарушением восприятия ионов кальция.

Вчера, 16:24
Анна Новиковская

Сегодня популяции многих видов пчел в упадке, и британские исследователи предложили еще один способ спасти этих насекомых: превратить часть кирпичей в стенах домов в «мини-ульи».

Позавчера, 17:19
Александр Березин

Игру 2013 года и выходящий с января 2023 года сериал по ней часто принимают за научную фантастику. То есть произведение, основанное на предположениях, не противоречащих науке. Однако вряд ли дело обстоит таким образом. Проблема в том, что создатели мира The Last of Us слишком некритично подошли как к научному фундаменту, на котором основан их мир постапокалипсиса, так и к тому, что думает наука о самой реальности «постапов». Naked Science пробует разобраться в деталях.

10 января
Алиса Гаджиева

Исследователи, изучающие систему обороны Великой стены, обнаружили следы более 130 секретных сквозных проходов и полагают, что это только начало.

25 января
Василий Парфенов

Пока фанаты SpaceX увлеченно следят за достижениями компании, астрономы грустно наблюдают, как их работа становится сложнее с каждым запуском спутников Starlink. Прогресс не проходит без жертв. Поэтому различные научные ассоциации ищут способы снизить негативное влияние множества новых рукотворных объектов в околоземном пространстве на качество данных, получаемых телескопами. Некоторые решения со стороны выглядят экстремальными — например, теперь лазеры для корректировки адаптивной оптики можно не выключать, если в поле зрения есть спутник Starlink. А это десятки ватт излучения!

5 января
Александра Медведева

Биологи показали, что нейронные сети гиппокампа, ответственные за пространственное восприятие, изменяются не линейным образом, а в соответствии с гиперболической геометрией. То есть мозг представляет пространство в форме расширяющихся песочных часов. Результаты исследования могут иметь значение для лучшего понимания различных нейродегенеративных расстройств.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: