Tin tức Vũ trụ TV

Quan sát bộ não hành xử tự do trong hành động

Ngày:
Th5 20, 2020
Tóm lược:

Các nhà khoa học làm việc tại Caesar đã phát triển một kính hiển vi nhỏ gắn trên đầu cho phép truy cập vào hoạt động bên trong của não. Hệ thống mới cho phép đo hoạt động từ các quần thể tế bào thần kinh nằm trong lớp vỏ não sâu với độ phân giải đơn bào, trong một động vật có hành vi tự do.

Share:
CÂU CHUYỆN ĐẦY ĐỦ

Các nhà khoa học làm việc tại Caesar đã phát triển một kính hiển vi nhỏ gắn trên đầu cho phép truy cập vào hoạt động bên trong của não. Hệ thống mới cho phép đo hoạt động từ các quần thể tế bào thần kinh nằm trong lớp vỏ não sâu với độ phân giải đơn bào, trong một động vật có hành vi tự do.

Các nhà khoa học làm việc tại Caesar đã phát triển một kính hiển vi nhỏ gắn trên đầu cho phép truy cập vào hoạt động bên trong của não. Hệ thống mới cho phép đo hoạt động từ các quần thể tế bào thần kinh nằm trong lớp vỏ não sâu với độ phân giải đơn bào, trong một động vật có hành vi tự do.

Hiểu cách động vật sử dụng mạch não của chúng để tạo ra hành vi phản ứng với môi trường của chúng là một trong những mục tiêu trung tâm của khoa học thần kinh. Mặc dù có thể nghiên cứu hành vi của động vật bằng cách quan sát cách thức động vật giải quyết vấn đề, để hiểu được vai trò của não trong việc tạo ra hành vi, hoạt động của mạch não phải được đo lường cùng một lúc.

Tất nhiên, hình ảnh in vivo không có gì mới trong sinh học: nó bắt nguồn từ sự khởi đầu của kính hiển vi. Để nhìn vào bên trong não, có thể sử dụng kính hiển vi đặc biệt có thể nhìn xuyên qua mô cho phép quan sát các mạch thần kinh khi làm việc. Sử dụng kính hiển vi để hình ảnh hoạt động thần kinh có lợi thế là tương đối không xâm lấn. Được gắn bên ngoài não, kính hiển vi chỉ đơn giản là đưa ánh sáng vào não, lần lượt nhận ánh sáng phát ra từ não. Trong khi các kính hiển vi thông thường quá nặng để cho phép chụp ảnh chức năng từ các động vật có hành vi tự do trong những năm qua thì nỗ lực đáng kể này đã phát triển các kính hiển vi thu nhỏ gắn trên đầu.

Vào năm 2009, nhóm của Jason Kerr hợp tác với nhóm Winfried Denk tại Viện Thần kinh học Max Planck (Martinsried) đã thành lập một kính hiển vi đa cực gắn trên đầu thu nhỏ. Nó cho phép ghi lại hoạt động từ các quần thể tế bào thần kinh nằm ở một vài lớp trên trong vỏ thị giác của những con chuột tỉnh táo, tự do di chuyển. Trong khi ‘kính viễn vọng hai photon’ này là một bước đột phá trong việc đo lường hoạt động của não từ các động vật có hành vi tự do, hầu hết các lớp vỏ não vẫn nằm ngoài tầm với. Để hình ảnh các lớp sâu hơn của vỏ não ở cấp độ tế bào, một cách tiếp cận mới là cần thiết.

Phối hợp với nhóm của Philip Russell tại Viện Khoa học Ánh sáng Max Planck, nhóm của Kerr hiện đã phát triển một kính hiển vi đa cực nhỏ gắn trên đầu, có khả năng chụp ảnh tất cả các lớp vỏ não ở một con chuột di chuyển tự do. Ánh sáng được truyền qua sợi thủy tinh được thiết kế và sản xuất tùy chỉnh, sử dụng ‘hiệu ứng ba photon’ để hình ảnh hoạt động của nơ-ron thần kinh nằm trong các lớp vỏ não sâu. So với kính hiển vi huỳnh quang hai photon hoặc một photon, ba photon là lý tưởng để chụp ảnh sâu hơn trong mô tán xạ và cho phép hình ảnh rõ hơn của các tế bào đơn lẻ nằm sâu trong mô. Kính hiển vi mới cho phép chụp ảnh liên tục các quần thể nơ-ron, ngay cả khi động vật chạy hoặc thực hiện các nhiệm vụ hành vi phức tạp, trong thời gian dài.

Các nhà nghiên cứu hy vọng kính viễn vọng có thể áp dụng rộng rãi cho nghiên cứu hành vi, vì các kính hiển vi trước đó bị giới hạn về độ sâu hình ảnh và không phù hợp để sử dụng trong thời gian dài, hạn chế các loại hành vi có thể quan sát được. Với phương pháp mới này, các nhà nghiên cứu hiện có thể hiểu được các động lực mạng phức tạp làm nền tảng cho tính toán thần kinh, từ đó hình thành nên cơ sở của nhận thức và hành vi.


Nguồn truyện:

Tài liệu được cung cấp bởi Max-Planck-Gesellschaft . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.


Tạp chí tham khảo :

  1. Alexandr Klioutchnikov, Damian J. Wallace, Michael H. Frosz, Richard Zeltner, Juergen Sawinski, Verena Pawlak, Kay-Michael Voit, Philip St. J. Russell, Jason ND Kerr. Kính hiển vi ba đầu gắn photon để chụp ảnh các lớp vỏ não sâu ở chuột di chuyển tự do . Phương pháp tự nhiên , 2020; 17 (5): 509 DOI: 10.1038 / s41592-020-0817-9

Bài viết liên quan

Bài viết mới