Мини-микроскоп позволит наблюдать и активировать нейроны животных в движении
Прибор массой всего 5 г одновременно снимает активность отдельных клеток мозга и точечно воздействует на них светом. Разработка поможет выяснить, как нейронные цепи управляют поведением.
Источник: Новости науки
МОСКВА, 13 августа /Новости науки/. Ученые из Колорадо создали микроскоп для изучения отдельных нейронов у свободно движущихся животных. Разработку описали в журнале Optica.
Новая технология позволит исследователям не только наблюдать за работой мозга во время естественного поведения, но и проверять роль конкретных клеток. Для этого ученые смогут активировать выбранные нейроны и следить за тем, как изменятся работа окружающей сети и поведение животного.
«Чтобы понять работу мозга, недостаточно просто наблюдать за активностью нейронов. Необходимо избирательно воздействовать на определенные клетки и смотреть, как реагирует остальная сеть», — объяснила один из руководителей исследования Эмили Гибсон.
Прибор под названием Opto2P-FCM весит около 5 г и закрепляется на голове животного. В нем предусмотрены два независимых оптических канала. Первый формирует изображения клеток мозга с высоким разрешением, а второй направляет световой рисунок на выбранные нейроны и активирует их с помощью оптогенетики. Разделение каналов позволило повысить качество съемки и точность воздействия.
Создание устройства потребовало точного согласования напечатанных на 3D-принтере деталей и миниатюрных оптических элементов. По словам разработчиков, первоначально они сомневались, что смогут собрать столь сложную систему с учетом возможностей принтера и допустимых отклонений оптики.
Двухфотонная микроскопия уже несколько десятилетий позволяет получать подробные изображения живых тканей мозга, однако обычно исследуемое животное должно оставаться неподвижным. Существующие миниатюрные микроскопы частично решили эту проблему, но часто уступают стационарным системам по качеству изображения или не позволяют точечно воздействовать на отдельные клетки.
Авторы рассчитывают использовать новую платформу при изучении болезни Альцгеймера, болезни Паркинсона и эпилепсии, развитие которых связано с нарушениями в работе нейронных цепей. Пока устройство остается прототипом. Следующие версии исследователи намерены сделать легче и быстрее, а также увеличить их поле зрения.
Новая технология позволит исследователям не только наблюдать за работой мозга во время естественного поведения, но и проверять роль конкретных клеток. Для этого ученые смогут активировать выбранные нейроны и следить за тем, как изменятся работа окружающей сети и поведение животного.
«Чтобы понять работу мозга, недостаточно просто наблюдать за активностью нейронов. Необходимо избирательно воздействовать на определенные клетки и смотреть, как реагирует остальная сеть», — объяснила один из руководителей исследования Эмили Гибсон.
Прибор под названием Opto2P-FCM весит около 5 г и закрепляется на голове животного. В нем предусмотрены два независимых оптических канала. Первый формирует изображения клеток мозга с высоким разрешением, а второй направляет световой рисунок на выбранные нейроны и активирует их с помощью оптогенетики. Разделение каналов позволило повысить качество съемки и точность воздействия.
Создание устройства потребовало точного согласования напечатанных на 3D-принтере деталей и миниатюрных оптических элементов. По словам разработчиков, первоначально они сомневались, что смогут собрать столь сложную систему с учетом возможностей принтера и допустимых отклонений оптики.
Двухфотонная микроскопия уже несколько десятилетий позволяет получать подробные изображения живых тканей мозга, однако обычно исследуемое животное должно оставаться неподвижным. Существующие миниатюрные микроскопы частично решили эту проблему, но часто уступают стационарным системам по качеству изображения или не позволяют точечно воздействовать на отдельные клетки.
Авторы рассчитывают использовать новую платформу при изучении болезни Альцгеймера, болезни Паркинсона и эпилепсии, развитие которых связано с нарушениями в работе нейронных цепей. Пока устройство остается прототипом. Следующие версии исследователи намерены сделать легче и быстрее, а также увеличить их поле зрения.
