Американские исследователи разработали новый тип микроскопа, который помогает наблюдать за электрической активностью мозга в режиме реального времени. Технология может значительно расширить возможности нейрофизиологии и помочь ученым лучше понять, как нейронные цепи обрабатывают информацию.
Физики из США представили новую систему световой микроскопии, предназначенную для изучения активности мозга у модельных животных. Разработка позволяет в реальном времени видеть, как работают большие группы нейронов по всему мозгу, даже если они находятся далеко друг от друга, но действуют синхронно.
Главное изменение заключается в том, что ученые получили инструмент для наблюдения за активностью практически всего мозга сразу, а не только отдельных его участков. Это открывает новые возможности для изучения сложных вычислительных процессов в нейронных сетях во время восприятия, реакции на раздражители, сна и выполнения различных задач.
Новый микроскоп может изменить исследования мозга и нейронных сетей
Новая система работает на основе лазерного луча, который фокусируется с помощью цилиндрической линзы. Свет взаимодействует со специальными флуоресцентными белками внутри нейронов, и они начинают светиться только в моменты электрической активности. Затем сигналы проходят через оптическую систему и формируют изображение работы нервной системы в реальном времени. Микроскоп способен вести съемку со скоростью до 200 кадров в секунду, чего достаточно для анализа большинства известных форм мозговой активности. Также технология позволяет строить трехмерные модели активно работающего мозга.
Существующие методы не позволяют полноценно отслеживать активность всего мозга в реальном времени. Обычно исследователи наблюдают либо отдельные зоны, либо получают данные с ограниченной скоростью и детализацией. Новая технология отличается более широким охватом, высокой скоростью съемки и возможностью анализировать распределенную активность нейронов как единую систему.
Такой подход может помочь ученым лучше понять, каким образом мозг координирует работу разных нейронных групп на очень коротких временных промежутках. Это особенно важно для изучения мышления, восприятия, памяти, сна и других сложных процессов, в которых участвуют сразу многие участки мозга.
Для широкой аудитории это означает появление нового инструмента, который в будущем может ускорить исследования работы мозга и приблизить создание более точных методов диагностики и терапии неврологических нарушений. Хотя разработка пока применяется в фундаментальной науке, ее результаты могут повлиять и на медицину.
Источник: ТАСС, Пресс-служба Массачусетского технологического института (MIT)
