Дослідники переосмислили спосіб доставки світла до мозку, створивши нову платформу візуалізації, яка може відстежувати електричну активність майже 200 нейронів одночасно з рекордною швидкістю та глибиною. Технологія під назвою FlatMux була розроблена командою з Рокфеллерівського університету та опублікована в Nature Methods.
Дослідження
Під керівництвом Аліпаші Вазирі, керівника Лабораторії нейротехнологій та біофізики в Рокфеллері, команда створила двфотонну платформу для візуалізації напруги, яка фіксує електричні сигнали нейронів у реальному часі в живій мозковій тканині. Традиційні методи, як-от кальцієва візуалізація, є повільними та непрямими: вони вимірюють сплески кальцію, а не власне електричні імпульси. FlatMux долає це обмеження, використовуючи генетично кодовані індикатори напруги (GEVI), які флуоресціюють у відповідь на зміни напруги, дозволяючи безпосередньо вимірювати нейронну активність.
Ключовим нововведенням є спосіб доставки світла. Замість механічного лазерного сканування, яке створює компроміс між потужністю лазера, нагріванням тканини та чутливістю сигналу, FlatMux використовує оптичну порожнину для розщеплення лазерного променя на точно синхронізовані імпульси. Це забезпечує 150 мільйонів вибірок на секунду по всій ділянці, мінімізуючи нагрівання та максимізуючи вихід фотонів на один нейрон. Результат: частота кадрів до 2000 Гц на глибині 500 мікрометрів, запис майже 200 нейронів в одному або кількох кортикальних шарах у несплячих мишей з фіксованою головою.
Система навіть здатна виявляти підпорогові синаптичні сигнали — слабкі коливання напруги, що виникають до потенціалів дії, — що дозволяє дослідникам картувати функціональні зв'язки та спостерігати паралельні обчислення в нейронних мережах, поки тварини виконують сенсорні завдання.
Чому це важливо
Ця технологія відкриває нове вікно в розуміння того, як мозок обробляє інформацію. Спостерігаючи за електричною активністю багатьох нейронів одночасно, вчені можуть почати розуміти, як когнітивні функції виникають з розподілених мереж, а не окремих нейронів. Для тих, хто цікавиться власним мозком, це дослідження підкреслює, що наші когнітивні здібності — увага, пам'ять, прийняття рішень — залежать від швидкої, скоординованої активності мільйонів клітин. Інструменти, подібні до FlatMux, можуть у майбутньому призвести до кращої діагностики неврологічних захворювань, при яких порушується мережева комунікація, таких як епілепсія або хвороба Альцгеймера.
Що ви можете зробити
Хоча ви не можете побудувати FlatMux вдома, ви можете підтримувати мережу свого мозку, займаючись когнітивно стимулюючими активностями. Тренуйте свої нейронні ланцюги головоломками, вивчайте нові навички або пройдіть наш безкоштовний адаптивний IQ-тест, щоб отримати базову оцінку своїх когнітивних сильних сторін. Регулярні тренування мозку можуть допомогти підтримувати швидкість та ефективність нейронних зв'язків.
Джерело: Neuroscience News
Цікавитесь власним мозком? Пройдіть наш безкоштовний адаптивний IQ-тест або спробуйте 306 рівнів тренування мозку.
