çok şaşırtıcı! Yeni mikroskop teknolojisi beyni derinlemesine gözlemleyebilir!
Beyni anlamak için bilim adamlarının beyin hücrelerini hücre hücre gözlemleyebilmeleri gerekir. Bununla birlikte, beyin milyarlarca küçük hareketli parçadan oluştuğundan, faaliyetlerini sadakatle kaydetmek pek çok zorluğu beraberinde getirir. Örneğin, yoğun bir memeli beyninde, birden çok beyin yapısındaki hücrelerde hızlı değişiklikleri izlemek zordur - özellikle bu yapılar beynin derinliklerinde yer aldığında. Rockefeller Üniversitesi bilim adamları, daha uyumlu bir beyin görüntüsü oluşturmaya yardımcı olmak için yeni ve mevcut yöntemleri birleştiren yeni bir mikroskopi tekniği geliştirdiler. "Hücreler" de yayınlanan bu teknoloji, çok sayıda nöral dokunun hücresel aktivitelerini etkileyici hız ve yeni derinlikle yakalar.
Lazer odak
Brocade Park: Onlarca yıldır, beyin görüntüleme, ödünleşimler nedeniyle sorunlu. Bazı teknolojiler güzel görüntüler oluşturabilir, ancak sinirsel aktiviteyi gerçek zamanlı olarak kaydedemez. Diğerleri beynin hızına ayak uydurabilir, ancak uzaysal çözünürlük çok zayıftır. Hız ve görüntü kalitesini başarılı bir şekilde birleştirebilen bazı stratejiler olsa da, genellikle yalnızca az sayıda hücreyi yakalarlar. Nöroteknoloji ve Biyofizik Laboratuvarı başkanı Alipasha Vaziri şunları söyledi: Bunun nedenlerinden biri, bu değiş tokuşları kontrol eden kısıtlamaların sistematik ve kapsamlı bir şekilde araştırılmamış ve ilerletilmemiş olmasıdır. Wazri, artıları ve eksileri tartma çağına son vermeyi umuyor ve iki foton mikroskobu adı verilen bir tekniği geliştirmeye çalışıyor. Beyin dokusunun flüoresan veya ışık yaymasını sağlayabilen lazer uygulamasını içerir; Birçok araştırmacı için 2p, beyin hücresi aktivitesini tespit etmek için her zaman altın standart olmuştur.
- Araştırmacılar, yeni bir mikroskopi tekniği kullanarak, fare serebral korteksinden (yeşil) ve hipokampustan (mavi) eş zamanlı olarak kayıt yaptılar.Parlak alanlar hücre aktivitesiyle ilgilidir. (Görsel animasyon aşağıda gösterilmiştir) Resim: Rockefeller Üniversitesi
Bununla birlikte, bu tekniğin de sınırlamaları vardır. Standart 2p mikroskopların belirli bir alanı nokta nokta taraması gerekir, bu da daha yavaş görüntüleme hızına neden olur. Bu sorunu çözmek için Vaziri ve meslektaşları, her bir kayıt noktasının boyutunu ve şeklini dikkatlice kontrol ederken birden fazla beyin bölgesinden paralel kayıt yapılmasına izin veren yeni bir strateji uyguladılar. Geleneksel 2p'nin bir başka zayıflığı, beynin sadece yüzeyini veya korteksini ölçmesi ve hafıza depolamayla ilgili hipokampus gibi organların derinliklerine gömülü yapıları görmezden gelmesidir. Sinirbilimin karşılaştığı en büyük zorluklardan biri, yüksek çözünürlüğü korurken derin beyin bölgelerindeki aktiviteyi ölçen görüntüleme teknolojisi geliştirmektir. Bu zorluğun üstesinden gelmek için yeni bir teknoloji kullanmaya karar verildi: üç foton mikroskobu.
2P, fare beyninin yüzeyini veya korteksini aşamasa da, 3p daha derin alanlara nüfuz edebilir. Vaziri'nin en son icadı, araştırmacıların birden çok beyin dokusu katmanında hızlı hücre aktivitesi görüntüsü oluşturmasını sağlamak için hem 2P hem de 3P teknolojilerini kullanan Hibrit Çoklanmış Gravür Optik Mikroskop (HyMS) olarak adlandırılıyor. Hibrit lazer stratejisine ek olarak HyMS, bu teknolojinin gelişimine rehberlik eden işbirlikçi bir yaklaşım olan alandaki diğer son teknolojik ve kavramsal gelişmeleri de entegre ediyor. Amaç, bu yöntemle üretilen ısıyı en aza indirirken çok tonlu bir uyarma mikroskobu aracılığıyla mümkün olduğunca fazla biyolojik bilgi elde etmektir. Yeni sistemi test ederken bilim adamları birçok bilgi edindiler. HyMS, mevcut 3p teknolojileri arasında en yüksek kare hızına sahiptir, bu da biyolojik değişiklikleri rekor bir hızda yakalayabileceği anlamına gelir.
Önceki teknoloji yalnızca tek bir doku düzlemini tarar, ancak bu teknoloji tüm doku örneğinden bilgi alabilir ve kullanıcıların bir seferde 12.000'e kadar nöronu kaydetmesine olanak tanır. HyMS'nin diğer bir avantajı, beynin farklı derinlik alanlarının aktivitesini aynı anda ölçebilmesidir. Beynin farklı seviyeleri sürekli olarak sinyal alışverişinde bulunduğundan, bu alanlar arasındaki etkileşimi izlemek, organların nasıl çalıştığını anlamanın anahtarıdır. Bundan önce, insanlar korteksin tüm derinliği boyunca aynı anda nöronal aktiviteyi gözlemleyemiyorlardı. Bu teknoloji ile serebral korteks içinde, korteks ve subkortikal yapı arasında bilgi akışının nasıl olduğunu görebilirsiniz. HyMS, yeni derinlikleri keşfetmenin yanı sıra, araştırmacıların, hayvanlar aktif olarak çevresel faaliyetlere katılırken beyin aktivitesini kaydetmelerine de olanak tanır.
Örneğin, bir deneyde, araştırmacılar bu teknolojiyi, binlerce fare bir koşu bandında yürürken veya sesleri dinlerken nöronlar tarafından yayılan sinyalleri kaydetmek için kullandılar. İyi kayıtlar elde edebilmeleri gerçeği, bu teknolojinin, hayvanlar farklı görevleri yerine getirdiklerinde büyük hücre popülasyonlarını izlemek için kullanılabileceğini düşündürmektedir - bu uygulama, davranış ve bilişin çeşitli yönlerinin sinir mekanizmalarını netleştirmeye yardımcı olabilir. . Ek olarak, HyMS gibi teknolojiler, beynin bilgiyi nasıl işlediğini daha iyi anlamak isteyen araştırmacılar için çok önemlidir. Beyindeki nöronlar yakından bağlantılıdır ve bilgi genellikle tek bir hücre tarafından değil, ağın durumu ile temsil edilir. Ağın dinamiklerini anlamak için beynin çoğunu tek nöron düzeyinde doğru bir şekilde ölçmek gerekir.
Brocade Park-Bilim Popülerleştirme Araştırma / Gönderen: Rockefeller Üniversitesi
Referans dergi makalesi: "Cell"
DOI: 10.1021 / acsnano.8b09559
Brocade Park - Evren Biliminin Güzelliğini Sunuyor
