Mikroskop Pendarfluor Dua Foton Memberi Imbasan Ke Masa Depan

Mikroskop pendarfluor Dua Foton membawa manusia selangkah lebih dekat untuk dapat berinteraksi dengan persekitarannya hanya menggunakan pemikiran.

Memantau aktiviti otak telah menjadi komponen teras neurosains sejak keupayaan pertama kali muncul. Otak manusia kurang difahami daripada alam semesta dan lautan. Oleh itu, terdapat usaha besar-besaran untuk membongkar misteri yang ada dalam fikiran anda. Kini, penyelidik boleh menyelidiki lebih mendalam ke dalam aktiviti mental dalam masa nyata menggunakan kaedah mikroskop pendarfluor dua foton revolusioner. Inilah yang anda perlu tahu.

Memahami aktiviti otak adalah penting untuk banyak industri, termasuk merawat penyakit saraf seperti Alzheimer. Para saintis telah menghabiskan banyak usaha untuk membongkar bagaimana neuron berkomunikasi dan berinteraksi semasa pemikiran. Matlamat penyelidikan ini adalah untuk memahami sepenuhnya interaksi saraf yang kompleks hingga ke resolusi selular.

Penyelidik berharap dapat menggunakan data ini untuk menjelaskan fungsi otak asas yang suatu hari nanti boleh membawa kepada peningkatan pembelajaran, ingatan, membuat keputusan dan penjagaan kesihatan. Untuk melaksanakan tugas ini, mereka mencipta alat pengimejan dua foton termaju yang mampu menjejaki proses saraf dinamik dalam masa nyata, membolehkan pemahaman yang lebih mendalam tentang otak semasa pembelajaran, aktiviti dan keadaan penyakit.

Kaedah Semasa Mendaftar Aktiviti Otak

Terdapat beberapa kaedah mendaftar aktiviti otak yang digunakan hari ini. Pendekatan ini telah membantu industri berkembang sehingga kini. Walau bagaimanapun, mereka mempunyai beberapa kelemahan yang ketara termasuk bahawa mereka mengambil lebih banyak masa untuk memantau aktiviti, boleh membahayakan pesakit dan kos yang tinggi. Dua kaedah yang paling biasa digunakan hari ini termasuk Pengimejan Resonans Magnetik Berfungsi (fMRI) dan Electroencephalography (EEG).

Pengimejan Resonans Magnet Berfungsi (fMRI)

Pengimejan Resonans Magnetik Fungsian adalah salah satu kaedah paling maju yang digunakan untuk memantau gelombang otak hari ini. Prosedur bukan invasif ini menyepadukan medan magnet dan gelombang radio untuk mencipta imej 3D denyutan elektromagnet otak anda. Strategi ini menandakan peningkatan besar berbanding pilihan sebelumnya kerana ia membolehkan penyelidik mengezum masuk pada set neuron tertentu, meningkatkan pemahaman keseluruhan mereka tentang aktiviti otak dengan banyak.

Electroencephalography (EEG)

Kaedah lain yang mungkin pernah anda lihat dalam filem ialah Electroencephalography. Pendekatan ini mengukur aktiviti elektrik otak anda. Pesakit perlu meletakkan sensor khas pada kulit kepala mereka yang sensitif kepada arus elektrik. Kaedah mengesan gelombang otak ini telah digunakan sejak 1975 apabila Richard Caton mula menggunakannya untuk mengesan denyutan elektrik yang terdapat dalam otak arnab dan monyet dengan berjaya.

Sejak itu, kaedah pendaftaran aktiviti otak ini telah bertambah baik dengan ketara. Pada tahun 1950-an, lelaran moden pertama EEG telah diperkenalkan. Ia berfungsi dengan setia sebagai kaedah utama menjejak gelombang otak ke tahun 1980-an. Pada tahun 1988, ia digunakan untuk membolehkan seseorang, mengawal robot dan masih digunakan oleh ramai penyelidik.

Studi

Kajian "Mikroskop dua foton berkelajuan tinggi dengan pengujaan garisan adaptif" diterbitkan di Optica mendedahkan bagaimana mikroskop dua foton boleh memberikan imej aktiviti saraf berkelajuan tinggi yang tiada tandingan. Foto-foto ini dibuat pada resolusi selular menggunakan mikroskop pendarfluor dua foton yang dibina khas.

Mikroskop Pendarfluor Dua Foto

Mikroskop pendarfluor Dua Foton mampu memberikan imej bertenaga jauh ke dalam tisu otak. Untuk melaksanakan tugas ini, mekanisme ini memperkenalkan struktur pensampelan adaptif. Struktur ini akan diulang sepanjang percubaan untuk mencipta imej 3d dinamik dan peta aktiviti otak.

Strategi Persampelan Adaptif

Di teras kajian ialah pengenalan strategi pensampelan adaptif. Kaedah ini menggantikan teknik pencahayaan titik tradisional. Sebaliknya, strategi pencahayaan garisan yang lebih berkesan digunakan bersama kaedah pengimbasan titik yang dikemas kini yang memberikan lebih banyak butiran dan keupayaan pemantauan berbanding kaedah yang lalu.

Imbasan Titik

Pengimbasan titik dalam kaedah lama meninggalkan banyak yang perlu diingini. Untuk satu, ia sangat spesifik yang sering menyebabkan ketidakupayaan untuk menjejaki keseluruhan urutan neuron di seluruh otak. Kaedah pengimbasan titik baharu menggunakan strategi pencahayaan garisan yang diubah untuk meniru kaedah pengimbasan titik resolusi tinggi. Strategi ini penting dalam mengenal pasti bahagian otak yang perlu bergerak ke langkah seterusnya dalam proses, pengimbasan talian.

Pencahayaan Garisan

Line illumination is a breakthrough for neurology engineers. The method projects a small line of light across a sampled area. This approach excites fluorescence, which makes it easier to track neurological signals across the brain from start to finish. Additionally, this approach allows a much larger area of the brain to be excited, scanned, and mapped in real-time.

Two-Photon Microscope Testing

The testing phase of the two-photon fluorescence microscope involved two lab mice, in which researchers were able to track neuronal activity in a mouse cortex in real time. Notably, the unit can capture image signals up to 198 Hz currently. In this test, the engineers tracked calcium signals which can signal recent neural activity.

Digital Micromirror Device (DMD)

To accomplish this task, a specially configured laser beam pattern is formed using a digital micromirror device (DMD). This unit contains thousands of microscopic mirrors. Each of these mirrors has individual controls that allow them to shape and target light at precise parts of the brain. Additionally, the mirrors can be set up to activate

Atas ialah kandungan terperinci Mikroskop Pendarfluor Dua Foton Memberi Imbasan Ke Masa Depan. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!