2광자 형광 현미경으로 미래를 엿볼 수 있습니다

이광자 형광 현미경은 인류가 오직 생각만을 사용하여 주변 환경과 상호 작용할 수 있는 능력에 한 걸음 더 다가서게 해줍니다.

뇌 활동 모니터링은 뇌 활동이 처음 등장한 이후 신경 과학의 핵심 구성 요소였습니다. 인간의 두뇌는 우주와 바다보다 덜 이해됩니다. 따라서 마음속에 있는 미스터리를 풀기 위해 엄청난 노력을 기울이고 있습니다. 이제 연구자들은 혁신적인 2광자 형광 현미경 방법을 사용하여 정신 활동을 실시간으로 더 깊이 조사할 수 있습니다. 당신이 알아야 할 사항은 다음과 같습니다.

뇌 활동을 이해하는 것은 알츠하이머병과 같은 신경 질환 치료를 포함한 많은 산업에서 매우 중요합니다. 과학자들은 생각하는 동안 뉴런이 어떻게 의사소통하고 상호작용하는지를 밝히기 위해 상당한 노력을 기울였습니다. 이 연구의 목표는 복잡한 신경 상호 작용을 세포 해상도까지 완전히 이해하는 것입니다.

연구원들은 이 데이터를 사용하여 언젠가 학습, 기억력, 의사 결정 및 건강 관리 개선으로 이어질 수 있는 기본적인 뇌 기능을 밝히기를 희망합니다. 이 작업을 수행하기 위해 그들은 실시간으로 동적 신경 과정을 추적할 수 있는 고급 2광자 이미징 도구를 만들어 학습, 활동 및 질병 상태 중에 뇌에 대한 더 깊은 통찰력을 제공합니다.

현재 뇌 활동 등록 방법

현재 사용되는 뇌 활동을 등록하는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 이러한 접근 방식은 업계가 현재까지 발전하는 데 도움이 되었습니다. 그러나 활동을 모니터링하는 데 더 많은 시간이 걸리고 환자에게 해로울 수 있으며 비용이 많이 든다는 등 몇 가지 중요한 단점이 있습니다. 오늘날 가장 일반적으로 사용되는 두 가지 방법에는 기능적 자기 공명 영상(fMRI)과 뇌파 검사(EEG)가 있습니다.

기능성 자기공명영상(fMRI)

기능성 자기공명영상(Functional Magnetic Resonance Imaging)은 오늘날 뇌파를 모니터링하는 데 사용되는 가장 진보된 방법 중 하나입니다. 이 비침습적 절차는 자기장과 전파를 통합하여 뇌 전자기 펄스의 3D 이미지를 생성합니다. 이 전략은 연구자들이 특정 뉴런 세트를 확대하여 뇌 활동에 대한 전반적인 이해를 크게 향상시킬 수 있으므로 이전 옵션에 비해 크게 개선되었습니다.

뇌파검사(EEG)

영화에서 본 또 다른 방법은 뇌파검사입니다. 이 접근법은 뇌의 전기적 활동을 측정합니다. 환자는 전류에 민감한 특수 센서를 두피에 배치해야 합니다. 뇌파를 추적하는 이 방법은 Richard Caton이 처음으로 토끼와 원숭이의 뇌에서 발견된 전기 펄스를 성공적으로 추적하는 데 사용한 1975년부터 사용되었습니다.

그 이후로 뇌 활동을 등록하는 이 방법이 크게 개선되었습니다. 1950년대에 EEG의 최초 현대적 버전이 도입되었습니다. 이는 1980년대까지 뇌파를 추적하는 주요 방법으로 충실히 사용되었습니다. 1988년에는 사람이 로봇을 제어할 수 있도록 하는 데 사용되었으며 지금도 많은 연구자들이 사용하고 있습니다.

공부

Optica에 게재된 "적응형 선 자극을 이용한 고속 2광자 ​​현미경" 연구는 2광자 현미경이 어떻게 비교할 수 없는 신경 활동의 고속 이미지를 제공할 수 있는지를 보여줍니다. 이 사진은 특별히 제작된 2광자 형광 현미경을 사용하여 세포 해상도로 촬영되었습니다.

이광자 형광 현미경

2광자 형광 현미경은 뇌 조직 깊숙한 곳까지 생생한 이미지를 제공할 수 있습니다. 이 작업을 수행하기 위해 메커니즘은 적응형 샘플링 구조를 도입합니다. 이 구조는 실험 전반에 걸쳐 반복되어 동적 3D 이미지와 뇌 활동 지도를 생성합니다.

적응형 샘플링 전략

연구의 핵심은 적응형 샘플링 전략의 도입입니다. 이 방법은 전통적인 점 조명 기술을 대체합니다. 대신, 이전 방법에 비해 훨씬 더 자세한 세부 정보와 모니터링 기능을 제공하는 업데이트된 포인트 스캐닝 방법과 함께 보다 효과적인 라인 조명 전략이 사용됩니다.

포인트 스캐닝

기존 방법의 포인트 스캐닝에는 아쉬운 점이 많이 남아 있습니다. 첫째, 이는 매우 구체적이어서 뇌 전체의 뉴런 서열 전체를 추적할 수 없는 경우가 많았습니다. 새로운 포인트 스캐닝 방법은 고해상도 포인트 스캐닝 방법을 모방하기 위해 변경된 라인 조명 전략을 사용합니다. 이 전략은 프로세스의 다음 단계인 라인 스캐닝으로 이동하는 데 필요한 뇌 영역을 식별하는 데 중요합니다.

라인 조명

Pencahayaan talian adalah satu kejayaan untuk jurutera neurologi. Kaedah ini menayangkan garis cahaya kecil merentasi kawasan sampel. Pendekatan ini merangsang pendarfluor, yang menjadikannya lebih mudah untuk mengesan isyarat neurologi merentasi otak dari awal hingga akhir. Selain itu, pendekatan ini membolehkan kawasan otak yang lebih besar untuk teruja, diimbas dan dipetakan dalam masa nyata.

Ujian Mikroskop Dua Foto

Fasa ujian mikroskop pendarfluor dua foton melibatkan dua tikus makmal, di mana penyelidik dapat mengesan aktiviti neuron dalam korteks tetikus dalam masa nyata. Terutamanya, unit ini boleh menangkap isyarat imej sehingga 198 Hz pada masa ini. Dalam ujian ini, jurutera mengesan isyarat kalsium yang boleh memberi isyarat aktiviti saraf baru-baru ini.

Peranti Micromirror Digital (DMD)

Untuk melaksanakan tugas ini, corak pancaran laser yang dikonfigurasikan khas dibentuk menggunakan peranti mikromirror digital (DMD). Unit ini mengandungi beribu-ribu cermin mikroskopik. Setiap cermin ini mempunyai kawalan individu yang membolehkan mereka membentuk dan menyasarkan cahaya pada bahagian otak yang tepat. Selain itu, cermin boleh disediakan untuk mengaktifkan

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