Создан микроскоп для наблюдений за электрической активностью мозга человека

Американские физики разработали новый тип световых микроскопов, который позволяет в реальном времени наблюдать за электрической активностью мозга модельных животных. Эта инновация поможет нейрофизиологам понять механизмы обработки информации в нейронных цепях при выполнении различных задач, как сообщается пресс-службой Массачусетского технологического института (MIT). Об этом пишет сайт ТАСС.

В мозге существует множество групп нейронов, находящихся на значительном расстоянии друг от друга, которые могут синхронизировать свою активность за миллисекунды и выполнять сложные вычисления. Для изучения их функционирования необходима технология, способная отслеживать активность всего мозга в реальном времени, что невозможно с использованием традиционных методов, отметил научный сотрудник MIT Ван Цзэгуань.

Ученые предложили новую форму микроскопии, при которой образцы подсвечиваются лазерным лучом, сфокусированным через специальную цилиндрическую линзу. Световые частицы взаимодействуют с флуоресцентными белками, активирующимися в нейронах только во время их электрической активности.

Световые вспышки, вырабатываемые белками, проходят через уникальную оптическую систему, позволяющую визуализировать активность всей нервной системы исследуемого животного с частотой 200 кадров в секунду. Это достаточно для изучения большинства известных форм мозговой активности, связанных с высшей нервной деятельностью, и создания трехмерных моделей функционирующего мозга.

Эффективность нового подхода была проверена на мальках данио-рерио, используемых в нейрофизиологии благодаря крупным нейронам и прозрачному телу. Новый микроскоп позволил визуализировать активность около четверти нервных клеток в голове этих рыб, а также отслеживать изменения в работе отдельных нейронов при различных раздражителях, таких как ультрафиолетовые вспышки.

Ученые надеются, что аналогичным образом можно будет исследовать работу мозга мышей и других сложных модельных животных в процессе решения различных задач и в других состояниях нейронной активности, включая сон. Это даст возможность впервые изучить, как функционирует весь мозг в таких ситуациях и какие нейронные цепочки задействованы при решении сложных когнитивных задач.