Нервные системы сложны. В конце концов, все, что думает или делает животное, контролируется его нервной системой. Чтобы лучше понять, как работает сложная нервная система, исследователи использовали расширяющийся набор все более сложных инструментов, которые позволяют им действительно видеть, что происходит.
В некоторых случаях исследователям нейробиологии приходилось создавать совершенно новые инструменты для продвижения своей работы.Так исследователь-электротехник стал соавтором статьи в Nature Biotechnology с группой нейробиологов.
Исследовательская группа UNC-Chapel Hill, состоящая из Джеффа Стирмана, Икуко Смита и Спенсера Смита, хотела изучить «ансамблевую» нейронную активность, связанную с тем, как мыши обрабатывают визуальный ввод. Другими словами, они хотели изучить активность нейронов в нескольких областях одновременно.Для этого исследователи использовали двухфотонный микроскоп, который регистрирует флуоресценцию. В этом случае его можно использовать, чтобы увидеть, какие нейроны «загораются» в активном состоянии.
Проблема заключалась в том, что обычные системы двухфотонной микроскопии могли одновременно исследовать только один квадратный миллиметр ткани мозга. Это затрудняло одновременное отслеживание активности нейронов в разных областях.Здесь на помощь приходит Михаил Куденов.
Доцент кафедры электротехники и вычислительной техники в NC State, область знаний Куденова — дистанционная визуализация. Его работа сосредоточена на разработке новых инструментов и датчиков для повышения эффективности технологий, используемых во всем, от биомедицинской визуализации до сельскохозяйственных исследований.После того, как с ним связались исследователи UNC, Куденов разработал серию новых линз для микроскопа. Штирман дополнительно усовершенствовал конструкции и включил их в общую двухфотонную систему визуализации, которая позволила исследователям сканировать гораздо большие области мозга.
Вместо того, чтобы делать снимки, покрывающие один квадратный миллиметр мозга, они могли снимать изображения, покрывающие более 9,5 квадратных миллиметров.Этот прогресс позволяет им одновременно сканировать широко разнесенные популяции нейронов.
Как отмечает группа в своей статье Nature Biotechnology, эта работа направлена на «главный барьер на пути прогресса в двухфотонной визуализации нейронной активности: ограниченное поле зрения».Статья «Широкое поле зрения, мультирегиональная, двухфотонная визуализация нейрональной активности в головном мозге млекопитающих» была опубликована 27 июня в журнале Nature Biotechnology.