1 millió neuron követése valós időben

A Rockefeller Egyetem tudósai új technikát fejlesztettek ki egymillió neuron aktivitásának közel egyidejű és kristálytiszta felbontású vizualizálására.

kristálytiszta felbontású vizualizálás

Eddig a fluoreszcens címkékkel kombinált kétfotonos pásztázó mikroszkópia volt az arany standard a neuronok aktivitásának leképezésére a kevésbé átlátszó agyszövetekben, amelyek hajlamosak a fény szórására. Ennek során egy fókuszált lézerimpulzust lőnek a megjelölt célpontra. Néhány nanoszekundummal az impulzus becsapódása után a címke fluoreszcens fényt bocsát ki, amely megmutatja az észlelt neuroaktivitás hozzávetőleges szintjét.

A kétfoton-mikroszkópia azonban egy alapvető korlátozástól szenved. Az agy teljesebb megértéséhez a neurobiológusoknak az érzékszervi, motoros és vizuális régiók közötti egyidejű interakciókat kell rögzíteniük - de ezt az aktivitást az agy ilyen széles területén rögzíteni nehéz a felbontás vagy a sebesség feláldozása nélkül. Egy új módszert - amelyet "fénygyöngymikroszkópiának" neveztek el - a Nature folyóiratban ismertetnek. Ez olyan kreatív megoldást kínál, amely a képalkotás sebességének határait feszegeti, és amelynek csak maga a fluoreszcencia fizikai természete szab határt.

Megszünteti az egymást követő lézerimpulzusok közötti "holtidőt", amikor nincs neuroaktivitás rögzítve, és egyúttal a pásztázás szükségességét is. A technika egy erős impulzust 30 kisebb, egyenként eltérő erősségű részimpulzusra bont, amelyek 30 különböző szórásmélységbe merülnek, de minden mélységben ugyanannyi fluoreszcenciát indukálnak.

Ezt egy tükrökből álló üreggel érik el, amely időben eltolja az egyes impulzusok kilövését, és biztosítja, hogy azok mindegyike egyetlen mikroszkóp fókuszáló lencséjén keresztül elérje a célmélységet. Ezzel a megközelítéssel a minták rögzítési sebességének egyetlen korlátja az az idő, amely alatt a fluoreszcens címkék kigyulladnak. Ez azt jelenti, hogy az agy széles területeit lehet rögzíteni ugyanannyi idő alatt, mint amennyi idő alatt egy hagyományos kétfotonos mikroszkópnak egy sokkal kisebb agysejt-hálózat rögzítésére lenne szüksége.

A New York-i Rockefeller Egyetem tudósai új rendszerüket egy olyan mikroszkópiai platformba integrálták, amely nagy agytérfogathoz fér hozzá. Ez tette lehetővé, hogy először rögzítsék több mint egymillió neuron aktivitását egy egér agykéreg teljes területén. "Az agy sűrűn összekapcsolt hálózatának természetének megértéséhez olyan új képalkotó technikák kifejlesztésére van szükség, amelyek nagy sebességgel és egysejtes felbontással képesek rögzíteni a neuronok aktivitását a nagymértékben elkülönült agyi régiókban" - mondta Alipasha Vaziri, PhD, a Rockefeller Neurotudományok és Viselkedés professzora.

A fénygyöngymikroszkópia lehetővé teszi számunkra, hogy biológiai kérdéseket olyan módon vizsgáljunk, ami korábban nem volt lehetséges. Egy évtizeddel ezelőtt a tudósok néhány ezer neuron valós idejű letapogatására korlátozódtak. Az azóta bekövetkezett nagyságrendnyi javulás azt sugallja, hogy a közeljövőben akár egy egész egéragy (70 millió neuron) megfigyelése is lehetséges lehet. Nagyobb agyak, például a majmoké (egy makákóé 6,3 milliárd) következhet - majd viszonylag rövid idő múlva talán az emberé (86 milliárd).

Az elkövetkező évtizedekben a kutatók közel valós idejű "gondolattérképezést" és pszichológiai diagnózist érhetnek el, ami sokkal célzottabbá teheti mind a testi, mind a mentális betegségek kezelését.

#kristalytiszta-felbontasu-vizualizalas

By Admin, 2021/10/8