İzleme açısı projeksiyon mikroskobu, sınırı aşıyor: Bilim adamlarının düşündüğünden 15 kat daha hızlı
Yeni bir mikroskop, uzun süredir devam eden hız sınırını aşarak beyin aktivitesinin videolarını bilim adamlarının bir zamanlar mümkün olduğunu düşündüğünden 15 kat daha hızlı kaydetti. Nöronların tepe voltajlarını ve geniş bir alanda salınan kimyasal sinyalleri kaydetmek için yeterince hızlı veri toplar ve aynı anda yüzlerce sinapsı izler - bu, güçlü iki fotonlu mikroskop görüntüleme teknolojisi için büyük bir adımdır. İşin püf noktası fizik yasalarını esnetmek değil, numunenin bilgisini aynı bilgiyi daha az ölçüme sıkıştırmak için kullanmaktır.Araştırması "Doğa Metodu" nda yayınlandı. Bilim adamları bu yeni mikroskobu, fare nöronlarına nörotransmiter salım modelini gözlemlemek için kullandılar.
Şimdiye kadar, canlı hayvanların beyinlerinde bu milisaniye düzeyindeki kalıpları yakalamak imkansızdı. Bilim adamları, sıradan optik mikroskopların bu numunelere nüfuz edemediği canlı bir beyin gibi, opak numunelerin içini gözlemlemek için iki fotonlu görüntüleme teknolojisini kullanıyor. Bu mikroskoplar, floresan molekülleri harekete geçirmek ve ardından yayılan ışığı ölçmek için lazer kullanır.
Klasik bir iki foton mikroskobunda, her ölçüm birkaç nanosaniye sürer ve bir video yapmak, görüntünün her karesindeki her pikselin ölçülmesini gerektirir. Çalışmanın baş yazarı ve Janelia araştırmacısı Kasper Podgorski şunları söyledi: Teoride bu, insanların görüntü yakalama hızını sınırlar ve bunun temel bir sınırlama olduğunu düşünebilirsiniz.
Ancak bu sınır, ölçüm verilerinin sıkıştırılmasıyla aşılır, eskiden bu hıza ancak küçük bir alanda ulaşılabiliyordu. Yeni taramalı çizgi açısı projeksiyon mikroskobu (SLAP), zaman alan veri toplamayı çeşitli şekillerde daha verimli hale getirir. Görüntünün hangi bölümlerinin aydınlatıldığını kontrol edebilen bir cihaz sayesinde, birden çok pikseli tek bir ölçüm değerinde sıkıştırır ve yalnızca ilgilenilen bölgedeki pikselleri tarar. İki fotonlu görüntülemenin başlamasından önce çekilen yüksek çözünürlüklü örnek resimler, görüntüleme aralığını yönlendirir ve bilim insanlarının ayrıntılı videolar oluşturmak için verileri sıkıştırmasını sağlar. Tıpkı bir CT tarayıcısının hastayı farklı açılardan tarayarak görüntüleri oluşturması gibi.
Çizgi açılı projeksiyon mikroskobu, dört farklı düzlem boyunca bir örnek boyunca bir ışık demetini tarar. Işın yolundaki her pikseli ayrı bir veri noktası olarak kaydetmek yerine, bu aralık çizgideki noktaları bir sayıya sıkıştırır. Daha sonra, bilgisayar programı örnekteki her nokta için verileri almak üzere piksel çizgilerini sıralar - biraz büyük bir Sudoku bulmacasını çözmeye benzer. Tüm numuneyi taramak için gereken sürede, geleneksel piksel piksel tarama aralığı görüntünün yalnızca küçük bir bölümünü kapsayabilir. Bu hız, Podgorsky'nin ekibinin, önemli bir nörotransmiter olan glutamatın fare nöronlarının farklı bölümlerine nasıl salındığını ayrıntılı olarak gözlemlemesini sağladı.
Örneğin farelerin görsel korteksinde, nöronların dendritlerinde aynı anda sinapsların aktif olduğu birçok alan olduğu bulunmuştur. Bir nesne farenin görüş alanından geçtiğinde, farenin beyin korteksinin sinirsel aktivite modelini izledi. Araştırmanın nihai amacı, nöronun gelen sinyali giden sinyale nasıl dönüştürdüğünü anlamak için tek bir nörona giren tüm sinyalleri görüntülemektir. Şu anki kapsam "sadece bir adım ileri, ancak ikinci nesil zaten inşa ediliyor." Bunlara sahip olduğunuzda, artık mikroskopla kısıtlanmak zorunda değilsiniz. Araştırma ekibi, tarama hızını artırmak için tarayıcıyı yükseltiyor ve ayrıca diğer nörotransmiterleri izlemenin yollarını arıyor.
