Ученые представили компактный микроскоп, предназначенный для глубоких слоев мозга, который объединяет визуализацию и световую стимуляцию нейронов. Устройство имеет вес, сопоставимый с листом бумаги, и открывает новые перспективы для исследования неврологических заболеваний.
Инженеры из Университета Колорадо в Боулдере в сотрудничестве с коллегами разработали миниатюрный микроскоп, который дает возможность ученым не только наблюдать за функционированием отдельных нейронов, но и управлять ими во время движения животных. Результаты исследования опубликованы в журнале Optica.
Новый прибор, названный Opto2P-FCM, весит всего около 5 граммов и объединяет в себе две мощные функции: высокоточное изображение глубоких слоев мозга и точечную световую стимуляцию определенных нейронов. В отличие от ранее существовавших моделей, которые часто жертвовали качеством изображения ради мобильности или могли только наблюдать, эта система позволяет одновременно видеть активность клеток и контролировать ее.
«Возможность представить современное устройство как для считывания, так и для фотостимуляции нейронов — это удивительно. Это может привести к будущим прорывам в лечении неврологических заболеваний», — подчеркнула профессор электротехники Джульет Гопинат.
Вес микроскопа аналогичен весу листа бумаги. Каждый оптический элемент был выверен с микронной точностью. Для выравнивания линз понадобилось тщательное механическое проектирование и множество итераций печати.
На протяжении десятилетий двухфотонная микроскопия считалась золотым стандартом в нейробиологии, но требовала полной неподвижности объекта. Миниатюрные камеры обеспечили изучение движущихся животных, но страдали либо низким разрешением, либо отсутствием возможности стимуляции. Новая двухканальная конструкция решает эту задачу, разделяя потоки света: один канал отвечает за получение четкого изображения высокого разрешения, а второй направляет стимулирующий луч точно в цель, не мешая визуализации.
Данная технология открывает новые горизонты для изучения расстройств, вызванных нарушением работы мозговых цепей, таких как болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона и эпилепсия. «Чтобы понять работу мозга, недостаточно лишь наблюдать за активностью нейронов. Нам необходима способность избирательно активировать определенные клетки и наблюдать за реакцией всей сети», — подчеркивает руководитель проекта Эмили Гибсон.
Сейчас команда работает над тем, чтобы сделать устройство еще меньшим, легче и быстрее, расширяя поле зрения для будущих экспериментов.
Фото: hi-tech.mail.ru