Улавливание тонкостей активности мозга требует разрешения, масштаба и скорости - способности визуализировать миллионы нейронов с кристально чистым разрешением, когда они активно обращаются из дальних углов коры головного мозга с разницей в доли секунды.
Теперь исследователи разработали метод микроскопии , который позволит ученым совершить этот подвиг, получая подробные изображения активности огромного количества клеток на разных глубинах мозга с высокой скоростью и с беспрецедентной четкостью. Исследование, опубликованное в Nature Methods , демонстрирует мощь этого нововведения, получившего название микроскопии световых шариков, путем представления первых ярких функциональных видеороликов о почти одновременной активности одного миллиона нейронов в мозгу мыши.
«Понимание природы плотно взаимосвязанной сети мозга требует разработки новых методов визуализации, которые могут фиксировать активность нейронов в сильно разделенных областях мозга с высокой скоростью и разрешением одной клетки», - говорит Алипаша Вазири из Рокфеллера. «Световая микроскопия позволит нам исследовать биологические вопросы так, как это было невозможно раньше».
Акцент на микроскопию
Будь то усы, которые ищут опасности, двигаясь взад и вперед, или координация рук и глаз, которая помогает человеку отбивать бейсбольный мяч, животные полагаются на зов и реакцию сенсорных, моторных и визуальных областей мозга. Клетки из далеких участков коры координируют этот подвиг через сеть нейроактивности, которая сплетает отдаленные области мозга во взаимосвязанные симфонии.
Ученые только сейчас начинают распутывать эту паутину с помощью передовых микроскопов. Комбинация двухфотонной сканирующей микроскопии и флуоресцентных меток является золотым стандартом, когда дело доходит до визуализации активности нейронов в менее прозрачных тканях мозга, которые склонны к рассеиванию света. Он включает в себя стрельбу сфокусированным лазерным импульсом по помеченной цели. Через несколько наносекунд после того, как импульс достигает своей отметки, метка излучает флуоресцентный свет, который можно интерпретировать, чтобы дать ученым представление об обнаруженном уровне нейроактивности.
Но двухфотонная микроскопия страдает фундаментальным ограничением. Нейробиологам необходимо записывать одновременные взаимодействия между сенсорными, моторными и визуальными областями мозга, но сложно зафиксировать активность в таком широком диапазоне мозга без ущерба для разрешения или скорости.
