Dolar 9,3183
Euro 10,8303
Altın 528,91
BİST 1.418
Adana Adıyaman Afyon Ağrı Aksaray Amasya Ankara Antalya Ardahan Artvin Aydın Balıkesir Bartın Batman Bayburt Bilecik Bingöl Bitlis Bolu Burdur Bursa Çanakkale Çankırı Çorum Denizli Diyarbakır Düzce Edirne Elazığ Erzincan Erzurum Eskişehir Gaziantep Giresun Gümüşhane Hakkari Hatay Iğdır Isparta İstanbul İzmir K.Maraş Karabük Karaman Kars Kastamonu Kayseri Kırıkkale Kırklareli Kırşehir Kilis Kocaeli Konya Kütahya Malatya Manisa Mardin Mersin Muğla Muş Nevşehir Niğde Ordu Osmaniye Rize Sakarya Samsun Siirt Sinop Sivas Şanlıurfa Şırnak Tekirdağ Tokat Trabzon Tunceli Uşak Van Yalova Yozgat Zonguldak
İstanbul 16 °C
Sağanak Yağışlı

Beynin Aktivitesinin Karmaşıklıklarını Eşi görülmemiş Çözünürlükte Yakalamak

27.09.2021
20
Beynin Aktivitesinin Karmaşıklıklarını Eşi görülmemiş Çözünürlükte Yakalamak


Eşi görülmemiş bir çözünürlükte fare beynindeki bir milyon nöronun nöroaktivitesi. Kredi bilgileri: Alipasha Vaziri

Yeni mikroskopi tekniği, fare beyninde bir milyon nöronun aktivitesini ortaya koyuyor.

Beynin faaliyetinin inceliklerini yakalamak çözünürlük, ölçek ve hız gerektirir – milyonlarca nöronu, korteksin uzak köşelerinden aktif olarak seslenirken, birbirlerinin bir saniyesinden kısa bir süre içinde kristal netliğinde çözünürlükle görselleştirme yeteneği.

Şimdi, araştırmacılar, beyindeki farklı derinliklerde çok sayıda hücrenin aktivitesinin ayrıntılı görüntülerini yüksek hızda ve benzeri görülmemiş bir netlikle yakalayarak bilim adamlarının bu başarıya ulaşmasını sağlayacak bir mikroskopi tekniği geliştirdiler. Nature Methods’da yayınlanan araştırma, fare beynindeki bir milyon nöronun neredeyse eş zamanlı aktivitesinin ilk canlı işlevsel filmlerini sunarak, ışık boncuk mikroskobu adı verilen bu yeniliğin gücünü gösteriyor.

Rockefeller’den Alipasha Vaziri, “Beynin yoğun şekilde birbirine bağlı ağının doğasını anlamak, nöronların büyük ölçüde ayrılmış beyin bölgelerindeki aktivitesini yüksek hızda ve tek hücre çözünürlüğünde yakalayabilen yeni görüntüleme teknikleri geliştirmeyi gerektiriyor” diyor. “Işık boncuk mikroskobu, biyolojik soruları daha önce mümkün olmayan bir şekilde araştırmamızı sağlayacak.”

Mikroskopiye odaklanmak

İster ileri geri hareket ederek tehlike arayan bıyıklar, ister bir insanın beyzbol topu vurmasına yardımcı olan el-göz koordinasyonu olsun, hayvanlar beynin duyusal, motor ve görsel bölgelerinin çağrısına ve tepkisine güvenirler. Korteksin uzak noktalarından gelen hücreler, bu beceriyi, beynin uzak bölgelerini birbirine bağlı senfoniler halinde dokuyan bir nöroaktivite ağı aracılığıyla koordine eder.

Bilim adamları, en son mikroskop teknolojisinin yardımıyla bu ağı ancak şimdi çözmeye başlıyorlar. İki fotonlu tarama mikroskobu ve floresan etiketlerin kombinasyonu, ışığın saçılmasına meyilli olan daha az şeffaf beyin dokularındaki nöronların aktivitesinin görüntülenmesi söz konusu olduğunda altın standarttır. Etiketli bir hedefe odaklanmış bir lazer darbesi ateşlemeyi içerir. Nabız işaretine ulaştıktan birkaç nanosaniye sonra etiket, bilim adamlarına tespit edilen nöroaktivite seviyesi hakkında bir fikir vermek için yorumlanabilen floresan ışığı yayar.

Ancak iki fotonlu mikroskopi, temel bir sınırlamadan muzdariptir. Nörobiyologların beynin duyusal, motor ve görsel bölgeleri arasındaki eşzamanlı etkileşimleri kaydetmeleri gerekir, ancak beynin bu kadar geniş bir alanında aktiviteyi çözünürlük veya hızdan ödün vermeden yakalamak zordur.

Uzak beyin bölgeleri arasındaki etkileşimleri görselleştirmek için ideal bir mikroskop tasarlamak, batan bir gemideki delikleri tıkamak gibi hissettirebilir. Yüksek çözünürlüğün çıkarları için, bilim adamları genellikle ölçeği feda etmek ya da daha büyük yapıyı çözünürlük pahasına almak için uzaklaştırmak zorundadır. Bu, beynin uzak köşelerinden bir dizi yüksek çözünürlüklü görüntüyü ayrı ayrı yakalayarak ve daha sonra bunları birbirine dikerek üstesinden gelinebilir. Ama sonra hız bir sorun haline gelir.

Vaziri, “Beynin uzak bölgelerindeki birçok nöronu aynı anda yüksek çözünürlükte yakalamamız gerekiyor” diyor. “Bu parametreler neredeyse birbirini dışlar.”

Yenilikçi bir çözünürlük

Işık boncuk mikroskobu yaratıcı bir çözüm sunar ve görüntüleme hızının sınırlarını maksimum olarak elde edilebilecek olana kadar zorlar – yalnızca floresansın fiziksel doğasıyla sınırlıdır. Bu, hiçbir nöroaktivite kaydedilmediği zaman sıralı lazer darbeleri arasındaki “ölü zamanı” ve aynı zamanda tarama ihtiyacını ortadan kaldırarak yapılır.

Teknik, güçlü bir darbeyi, 30 farklı saçılan fare beyninin derinliğine dalan, ancak her derinlikte aynı miktarda floresan indükleyen, her biri farklı bir güçte olan 30 daha küçük alt darbeye bölmeyi içerir. Bu, her darbenin ateşlemesini zaman içinde kademelendiren ve tek bir mikroskop odaklama merceği aracılığıyla hepsinin hedef derinliklerine ulaşmalarını sağlayan bir ayna boşluğu ile gerçekleştirilir. Bu yaklaşımla, örneklerin kaydedilebileceği hızın tek sınırı, floresan etiketlerin parlaması için geçen süredir. Bu, beynin geniş alanlarının, sadece beyin hücrelerinin saçılmasını yakalamak için geleneksel iki fotonlu bir mikroskobun alacağı süre içinde kaydedilebileceği anlamına gelir.

Vaziri ve meslektaşları daha sonra, büyük bir beyin hacmine optik erişime izin veren ve fare beyninin tüm korteksinde bir milyondan fazla nöronun aktivitesinin kaydedilmesini sağlayan bir mikroskopi platformuna entegre ederek ışık boncuk mikroskopisini teste tabi tuttu. İlk kez.

Vaziri’nin yöntemi, iki foton mikroskobu üzerine kurulu bir yenilik olduğu için, birçok laboratuvar, kağıtta açıklandığı gibi, ışık boncuk mikroskobu gerçekleştirmek için gerekli teknolojilere zaten sahiptir veya ticari olarak elde edebilir. Bu tekniklere daha az aşina olan laboratuvarlar, Vaziri’nin şu anda daha yaygın kullanım için geliştirmekte olduğu basitleştirilmiş, bağımsız bir modülden yararlanabilir. “Bunu beş yıl önce yapmamamız için iyi bir neden yok” diyor. “Mümkün olabilirdi – mikroskop ve lazer teknolojisi vardı. Kimsenin aklına gelmedi.”

Nihai olarak amaç, mevcut teknikleri değiştirmek yerine tamamlamaktır. Vaziri, “Standart iki foton mikroskobunun yeterli olduğu nörobiyolojik sorular var” diyor. Ancak ışık boncuk mikroskobu, mevcut yöntemlerin yapamayacağı soruları ele almamızı sağlıyor.”

Referans: Jeffrey Demas, Jason Manley, Frank Tejera, Kevin Barber, Hyewon Kim, Francisca Martínez Traub, Brandon Chen ve Alipasha Vaziri, 30 Ağustos 2021, Doğa Yöntemleri.
DOI: 10.1038 / s41592-021-01239-8

.

Gelişmelerden zamanında haberdar olmak için Google News’te Bilim Portal’a ABONE OLUN

ZİYARETÇİ YORUMLARI - 0 YORUM

Henüz yorum yapılmamış.