Esimene närvivõrku moodustavate neuronite esimene reaalajas mitteinvasiivne pildistamine

NeuronNetworks

Arenev aju on hästi harjutatud tegevus, kus igal neuronil on oma roll. Kui võtate beebi neuronid, eraldate need ja kasvatate kultuurnõusse, muutub olukord - äkki on see iga rakk iseenda jaoks. Ometi tekib järjestus aeglaselt, kui neuronid loovad ja purustavad suhteid raku meeleühiskonnas. Illinoisi ülikooli Gabriel Popescu välja töötatud uus pildistamistehnika annab teadlastele nüüd võimaluse jälgida ioonide ja valkude voogu, elu enda molekulaarset voogu, kui elavad võrgud hakkavad realiseeruma.

Kui tehnik viljastab laboris kunstlikult muna, teeb ta seda faasikontrastmikroskoobiga. See instrument laseb väikestel, suhteliselt läbipaistvaid objekte visualiseerida murdumisnäitaja muutuse tõttu valguse koe läbimisel. Siin on faasi kasutamise eelis („faas“, nagu lainepikkuse piiritlemiseks kasutataval 0–360 kraadi tempelil) - see, et pildi loomiseks pole vaja potentsiaalselt toksilisi värvaineid või fluorestseeruvaid molekule. Popescu täiuslik variatsioon(doi: 10.1038 / srep04434) selle tehnika kohta, mis on saanud nimeks ruumilise valguse interferentsi mikroskoopia ehk SLIM. See on veidi keerulisem, kuna hajutatud ja hajutamata valguse faasi juhtimiseks kasutatakse vedelkristalle.



SLIM-tehnikale toetudes suutis Popescu teha veelgi uhkeid asju, näiteks mõõta rakkude osade massi. Piksli mis tahes ajahetkel „masseerimise“ võti on teadvustamine, et summa, mille võrra valguse teepikkust muudetakse, on vaid mõõdupuu selle kohta, kui palju „kraami“ (peale vee) on. Interferomeetrid, mida kasutatakse elektromagnetkiirguse analüüsimiseks, suudavad mõõta kaugusi, mis on palju väiksemad kui valguse lainepikkus. Nad saavad seda teha, kuna mõõdavad ainult talade vahelisi erinevusi. Popescu instrumendi teepikkuse tundlikkus on 0,3 nanomeetrit ja sellega saab lühikese ajavahemiku jooksul vastavalt mõõta massimuutusi femtogrammide järjekorras.

Femtogrammitundlikkus on piisavalt hea, et jälgida, kui palju neuroneid tegelikult koguneb, kui nad hakkavad üksteist sirutama. See, mis neid kutte üldse sunnib seda tegema, on veel ühe päeva mõistatus. Kui Popescu söötis rakke liitiumiga, et pärssida harude ja ühenduste kasvu, leidis ta, et ka rakud lõpetasid massi. See ei pruugi olla liiga üllatav, kuid instrumendi suurem jõud on võimalus kvantitatiivse pilguga jälgida materjalide kahesuunalist transporti okstes nende kasvades. See on kriitiline, et mõista, mida neuronid peavad sõprade valimisel võitma või kaotama.



Võrgustikke loovate neuronite pildistamine, autor PopescuNii nagu puud aurustavad vett, et toita mulla toitaineid ja neid toita, kontrollivad neuronid ka vedeliku transporti, kohandades nende membraanide läbilaskvust erinevatele materjalidele. Verevool meie veenides on vaid toores asi võrreldes aine peene pumpamise ja rafineerimisega, kui see destilleerub läbi närvikolonnide. Neuronid sulgevad terve suutäie materjali pisikesteks vesiikuliteks, mida nad seejärel kasutavad nii oma naabrite rahustamiseks kui ka peksmiseks - et siis tegeleda meeletu rüselusega, et pumbata tagasi suur osa sellest, mida nad lihtsalt välja andsid. See on peaaegu nagu prügikasti väljaviimine ja seejärel valitud jäätmete tagasiostmine, kui prügiauto väljub. Kes seda teeb?

On selge, et kui meie teadmised aju kohta kasvavad, on neid raske mingisuguse arvutina ette kujutada. Selle asemel soovitaksin meil hakata mõtlema arvutite kui üldisema „aju” kontseptsiooni väga spetsiifiliste juhtumite peale. Popescu pildiseade osutub mugavaks ka metaboolse aktiivsuse kohta spetsiifilisemate küsimuste uurimisel. Teatud tüüpi rakkudele omane käitumine võib olla ka paremini lahendatud. Kui teised teadlased võtavad kasutusele rohkem neid täpseid reaalajas toimuvaid viise, kuidas jälgida närvisüsteemi juhtmeid, peaksid küsimused tõusma ja langema ning ühe hüpoteesi katse piinlikkus aurustuma.

Copyright © Kõik Õigused Kaitstud | 2007es.com