Американские физики создали новый тип световых микроскопов, позволяющий наблюдать за электрической активностью всего мозга модельных животных в режиме реального времени. Данная разработка поможет нейрофизиологам раскрыть механизмы проведения расчетов в цепочках нейронов при решении самых разных задач, сообщила пресс-служба Массачусетского технологического института (MIT).

"В мозге присутствует огромное число групп нейронов, которые удалены друг от друга на очень большие расстояния, но при этом могут координировать свою активность на миллисекундных масштабах и проводить сверхсложные вычисления. Для изучения принципов их работы нам была нужна технология, которая позволяет отслеживать активность всего мозга в режиме реального времени, что нельзя сделать при помощи существующих подходов", - пояснил научный сотрудник MIT Ван Цзэгуань, чьи слова приводит пресс-служба вуза.

Для решения этой задачи ученые разработали новую форму микроскопии, в рамках которой изучаемые образцы подсвечиваются при помощи луча лазера, сфокусированного специальной цилиндрической линзой. Частицы света в этом луче взаимодействуют с особыми флуоресцентными белками, которые активируются внутри нейронов только в те моменты времени, когда те участвуют в электрической активности мозга.

Вырабатываемые этими белками вспышки света проходят через особую оптическую систему, которая позволяет визуализировать активность всей нервной системы изучаемого животного в режиме реального времени, со скоростью в 200 кадров в секунду. Этого вполне достаточно для изучения большинства известных форм мозговой активности, связанных с высшей нервной деятельностью, и получения трехмерных моделей активно работающего мозга.

Работу этого подхода исследователи проверили в опытах на мальках данио-рерио, широко используемых в нейрофизиологии из-за крупных размеров их нейронов и прозрачного тела. Новый микроскоп позволил ученым визуализировать активность примерно четверти нервных клеток в голове этих рыбок, а также проследить за тем, как менялась работа одиночных нейронов при появлении различных раздражителей, таких как вспышки ультрафиолета.

Схожим образом, как надеются ученые, можно будет проследить за работой мозга мышей и других более сложных модельных животных при решении ими различных задач, а также во время других форм нейронной активности, таких как сон. Это позволит ученым впервые изучить то, как весь мозг целиком работает в подобных ситуациях и понять, какие цепочки нейронов задействованы при решении большого числа сложных когнитивных задач.

По материалам сайта ТАСС