Исследователи изменили способ доставки света в мозг, создав новую платформу визуализации, которая может отслеживать электрическую активность почти 200 нейронов одновременно с рекордной скоростью и глубиной. Технология, получившая название FlatMux, была разработана командой Рокфеллеровского университета и опубликована в Nature Methods.
Исследование
Под руководством Алипаши Вазири, главы Лаборатории нейротехнологий и биофизики в Рокфеллере, команда разработала платформу двухфотонной визуализации напряжения, которая фиксирует электрические сигналы нейронов в реальном времени в живой ткани мозга. Традиционные методы, такие как кальциевая визуализация, медленны и косвенны: они измеряют всплески кальция, а не сами электрические импульсы. FlatMux преодолевает это ограничение, используя генетически кодируемые индикаторы напряжения (GEVI), которые флуоресцируют в ответ на изменения напряжения, что позволяет напрямую измерять нейронную активность.
Ключевое новшество заключается в способе доставки света. Вместо механического сканирования лазером, которое создает компромиссы между мощностью лазера, нагреванием ткани и чувствительностью сигнала, FlatMux использует оптический резонатор для разделения лазерного луча на точно синхронизированные импульсы. Это позволяет доставлять 150 миллионов отсчетов в секунду по образцу, минимизируя нагревание и максимизируя выход фотонов на нейрон. Результат: частота кадров до 2000 Гц на глубине 500 микрометров, регистрация почти 200 нейронов в одном или нескольких слоях коры у бодрствующих мышей с фиксированной головой.
Система способна обнаруживать даже подпороговые синаптические сигналы — слабые колебания напряжения, предшествующие потенциалам действия, — что позволяет исследователям картировать функциональные связи и наблюдать параллельные вычисления в нейронных сетях во время сенсорного поведения животных.
Почему это важно
Эта технология открывает новое окно в понимание того, как мозг обрабатывает информацию. Наблюдая за электрической активностью множества нейронов одновременно, ученые могут начать понимать, как познание возникает из распределенных сетей, а не из отдельных нейронов. Для тех, кто интересуется собственным мозгом, это исследование подчеркивает, что наши когнитивные способности — внимание, память, принятие решений — зависят от быстрой, скоординированной активности миллионов клеток. Инструменты, подобные FlatMux, могут в конечном итоге привести к улучшению диагностики неврологических состояний, при которых нарушается сетевое взаимодействие, таких как эпилепсия или болезнь Альцгеймера.
Что вы можете сделать
Хотя вы не можете построить FlatMux дома, вы можете поддерживать работу нейронных сетей вашего мозга, занимаясь когнитивно стимулирующей деятельностью. Бросайте вызов своим нейронным цепям с помощью головоломок, учитесь новому навыку или пройдите наш бесплатный адаптивный IQ-тест, чтобы оценить свои когнитивные способности. Регулярные тренировки мозга могут помочь поддерживать скорость и эффективность нейронных связей.
Источник: Neuroscience News
Любопытно узнать о своем мозге? Пройдите наш бесплатный адаптивный IQ-тест или попробуйте 306 уровней тренировки мозга.
