Биологи часто сталкиваются с такой проблемой: чтобы досконально изучить какой-либо объект или процесс, его нужно убить – чтобы сделать срез, покрасить, и посмотреть в микроскопе, или чтобы сделать вскрытие... Нейрохирурги - не исключение. Как ученые понимают, какие именно нейроны в мозге участвуют в различных процессах? Допустим, известно, что белок A экспрессируется при обучении. Когда крыса чему-то обучается, её мозг анализируют, например, с помощью иммуногистохимии: по сути это значит, что сначала в клетки вводят первичные антитела к исследуемому белку A, затем наносят вторичные антитела к первичным антителам, при этом вторичные антитела помечены. Таким образом ученые опознают клетки, которые участвовали в обучении. Но что делать, если нужно, например, исследовать запоминание и последующее закрепление информации? Нельзя же в одном и том же мозге сделать иммуногистохимический анализ! Ученые придумали решение данной проблемы. Для этого они использовали белок Cre-рекомбиназу, но не простую, а связанную c рецептором эстрогена, поэтому работала она только в присутствие агонистов данного рецептора (то есть веществ, похожих на эстроген, которые активируют рецептор). Cre-рекомбиназа распознаёт особые участки loxp и вырезает всё, что расположено между ними - обычно это какие-то стоп-кодоны, в результате достигается конститутивная экспрессия какого-либо гена. В данном случае ученые получили трансгенных мышей, у которых ген Cre-рекомбиназы находился совсем рядом с генами, необходимыми для обучения, поэтому Cre-рекомбиназа всегда активировалась вместе с генами обучения только в тех клетках, где это обчение происходило. При этом Cre-рекомбиназа вырезала стоп-кодон перед геном флуоресцентного белка GFP, который начинал конститутивно экспрессироваться.
В первом эксперименте учёные ввели мышам тамоксифен (агонист эстрогенового рецептора), затем поместили мышей в другую обстановку, и клетки, участвовавшие в обучении в период действия тамоксифена, начали экспрессировать GFP, то есть светится! Ученые немного подождали, от обучения на клеточном уровне осталась только генетическая метка – экспрессия GFP. Потом исследователи провели с мышами уже второй когнитивный эксперимент, после него сделали иммуногистохимический анализ, и, таким образом, им удалось понять, какие нейроны активировались вновь, какие нейроны активировались только в первый раз, а какие - во второй. В ходе такого изящного эксперимента, ученые, кроме прочего, выяснили, что при обучении активируются только возбуждающие, но не тормозные нейроны.