میان نورونهای مغز و سلولهای گلیال، ساختاری مهم وجود دارد که کمتر مطالعه شده‌است؛ این ساختار توسط پیشگامان علوم اعصاب، تحت عنوان فضای خارج سلولی نام گذاری شده‌است. با کمک یک الگوی تصویر برداری جدید، دانشمندان اکنون می‌توانند درون این ساختار را مشاهده کرده و این ماتریکس پیچیده پر از مایع را مطالعه کنند. این پیشرفت که در موش مشهود شد، در تاریخ ۲۲ فوریه در نشریه‌ی Cell منتشر گردید.
والنتین ناگرل، مولف اصلی این مطالعه از Bordeaux’s Institut Interdisciplinaire de Neurosciences می‌گوید ماتریکس خارج سلولی (نزدیک به ۲۰ درصد حجم کلی مغز) “بسیار پیچیده، جذاب و مهم” است. او اذعان دارد: “این تصاویر حس جدیدی از پیچیدگی روان و دست نخورده‌ی بافت مغز به ما می‌دهد.”
بمنظور مشاهده آن ناگرل و همکارانش، یک رنگ فلورسنت قابل انتشار را با میکروسکوپ super-resolution ، در این مورد میکروسکوپ تخلیه انتشاری تحریک شده (STED)، همراه کردند تا تصاویری سه بعدی و با کیفیت بالا از بافت مغز و فضاهای میان برش‌هایی (از مغز) که در خارج از بدن زنده نگه داشته شده بودند، تشکیل دهند.
باور بر این است فضای میان نورونها علاوه بر دیگر وظایف، جریان مایع مغزی- نخاعی و پاک کردن متابولیتها حین خواب را تنظیم می‌کند. فهم این فرآیند می‌تواند منجر به حمل بهتر داروها در مغز شود. فضای خارج سلولی در زمان آسیب تروماتیک مغز و صرع تغییر می‌یابد، با این حال ساختار و عملکرد آن در مغزهای سالم و بیمار بصورت وسیعی ناشناخته باقی می‌ماند.
این تکنیک آشکار کرد فضای خارج سلولی، جریان خزنده‌ای از رشته‌هایی با منشا bulbous soma ، یا اجسام سلولی نورونی، است که در مایع غوطه ور شده‌اند. یک رنگ سبز، یک نورون منفرد و آکسونها و دندریتهای آن را که مانند رشته‌هایی از خزه اسپانیایی در کنار میلیونها آکسون دیگر تاب می‌خورند، برجسته می‌کند.
بدلیل اینکه فضای خارج سلولی اساسا اثری منفی از فضای اشغال شده توسط سلولهاست، این تکنیک نورونها و سلولهای گلیال را سایه‌هایی تیز مجسم می‌کند؛ بهمین رو نام آن، تصویر برداری سایه‌ای با رزولیشن بالا (super-resolution shadow imaging) یا SUSHI است. ناگرل می‌گوید: “تصاویر وسیع و با جزئیات از میکرو آناتومی بافت مغز مانند مشاهده‌ی جنگل و برگها در یک زمان است”. و توانایی آن در نشان دادن تصویر دندریتها و فرآیندهای نورونی ردیابی شده، اطلاعات زمینه‌ای را فراهم می‌کند که از طریق تکنیکهای تصویر برداری مانند میکروسکوپی الکترونی، میکروسکوپی فلورسانس و تصویر برداری تشدید مغناطیسی (MRI) غیر قابل دسترس هستند.
ناگرل می‌گوید: “SUSHI همچنین شکافهای سیناپسی را برای اولین بار در برش‌هایی از بافت زنده مشهود می‌سازد و تعاملهای گلیال- نورون و مهاجرت سلولی را آشکار می‌کند. همینطور، می‌تواند محققان را یاری کند تا تغییرات را در سیناپسها حین تکامل مغز و بیماری مشاهده کنند. پیشرفتها در تکنیکهای جراحی و اپتیک تطبیقی می‌تواند SUSHI را قادر سازد تا در آینده‌ای نزدیک، در مطالعات مغز زنده و سالم استفاده شود.”
مایع فضای خارج سلولی (منبعی از یونهای حیاتی برای فعالیت الکتریکی و انتقال سیناپسی) بصورت فضاهای کوچک سیاه در میان رشته‌ها و لکه‌های سفید دیده می‌شود. در یکی از این بررسی‌ها، محققان شاهد حرکت خزنده (آمیبی شکل) یک سلول میکروگلیال بودند؛ زمانیکه این سلول در میان رشته‌های عصبی در هم پیچیده، یک جسم سلولی نورونی و دسته‌ی آکسونهای آن را جابجا کرد. ناگرل از تغییر پذیری و دینامیک فضای خارج سلولی شگفت زده شد و اذعان داشت: “این نتایج با یافته‌های ما از میکروسکوپی الکترونی در تضاد است؛ در آن روش، این فضا بسیار در هم فشرده و سخت بنظر می‌رسید.”
