კოლორადოს უნივერსიტეტის მეცნიერებმა შექმნეს პაწაწინა, მსუბუქი მიკროსკოპი, სახელწოდებით “MiniVolt”, რომელსაც მოძრავ ცხოველებში შეუძლია ნეირონების აქტივობის ჩაწერა უპრეცედენტო სისწრაფით. ეს ინოვაციური ინსტრუმენტი მეცნიერებს საშუალებას აძლევს, უფრო სრულყოფილი სურათი მიიღონ იმის შესახებ, თუ როგორ ამუშავებს ტვინის უჯრედები ინფორმაციას ბუნებრივი ქცევის დროს. MiniVolt-ის დეტალები გამოქვეყნდა ჟურნალ Biomedical Optics Express-ში.
არსებული მინიატურული მიკროსკოპების უმეტესობა, როგორც წესი, თვალყურს ადევნებს ნელ კალციუმის სიგნალებს. MiniVolt-ის მთავარი უპირატესობა კი მისი სიჩქარეა: მას შეუძლია ნეირონების ელექტრული პიკების აღბეჭდვა ასობით კადრით წამში. ეს აუცილებელია ნეირონის აქტივაციის მომენტისა და ასევე იმ „მშვიდი“ სიგნალების დასაფიქსირებლად, რომლებიც ნეირონებში საბოლოო აქტივაციამდე გროვდება.
მიკროსკოპი შექმნილია იმისთვის, რომ გადაიღოს გენეტიკურად კოდირებული ძაბვის ინდიკატორების (ფლუორესცენტური საღებავები) გამოსახულება თავის ქალაში მოთავსებული პატარა ფანჯრიდან, სანამ ცხოველი ფხიზლადაა.
ნეირონების ელექტრული სიგნალები, რომლებსაც მოქმედების პოტენციალი ეწოდება, ძალიან სწრაფია, ისინი მილიწამებში ხდება. ამ სისწრაფის გამო, ამ სიგნალების დანახვა აქამდე რთული იყო და მოითხოვდა დიდ, მძიმე აპარატურას.
MiniVolt-ის შემქმნელებმა ეს პრობლემა გადაჭრეს:
- მათ შექმნეს კომპაქტური და ეფექტური ლინზების სისტემა (მაღალი რიცხვითი დიაფრაგმით), რომელიც ბევრ სინათლეს აგროვებს. ეს ეხმარებათ, დაინახონ სიგნალების მცირედი ცვლილებებიც კი.
- ეს სისტემა დააწყვილეს მაღალსიჩქარიან სენსორთან (კამერასთან).
ამ კომბინაციამ შესაძლებელი გახადა, რომ მიკროსკოპმა საიმედოდ ჩაიწეროს როგორც ელექტრული „პიკები“ (აქტივაციის მომენტები), ასევე მცირე, საწყისი ელექტრული ცვლილებები.
MiniVolt-ის ძირითადი მახასიათებლები:
- წონა: 16.4 გრამი.
- კადრების სიჩქარე: დაახლოებით 500 კადრი წამში.
- ხედვის ველი: 250 მიკრონი.
მკვლევრებმა მიკროსკოპი დააწყვილეს უახლეს ძაბვის ინდიკატორთან, Voltron2-თან. თაგვებზე ჩატარებულმა ექსპერიმენტებმა აჩვენა, რომ MiniVolt-ით მიღებული ჩანაწერები შედარებულია სტანდარტული მიკროსკოპის სიგნალის ხარისხთან, რაც უზრუნველყოფს მოქმედების პოტენციალის საიმედო გაზომვას ცალკეულ ნეირონებში.
გუნდის მოლოდინით, ნერვული წრედების მუშაობის გაზრდილი გაგება საბოლოოდ ხელს შეუწყობს ნევროლოგიური დარღვევებისა და ნეიროდეგენერაციული დაავადებების სამკურნალო ახალი მეთოდების შემუშავებას.
ამჟამად, მკვლევრები მუშაობენ მიკროსკოპის წონის კიდევ უფრო შემცირებაზე, რათა შესაძლებელი გახდეს მისი გამოყენება თაგვებშიც, რომლებიც ხშირად გამოიყენება ადამიანის დაავადებების შესასწავლად.
წყარო: Optica Publishing Group
