Наука

Миниатюрные кремниевые зонды помогают ученым изучать мозг

Ученые создали ультратонкие зонды, которые позволяют отслеживать активность сотен отдельных нейронов мозга.

Человеческий мозг — один из самых сложных объектов на планете. Более 70 млрд нейронов мозга контролируют нашу мыслительную деятельность, эмоции и поведение. Чтобы разгадать тайны мозга, ученым нужно отслеживать работу каждого из тысяч отдельных нейронов одновременно. Цель этих исследований проста: чем больше мы узнаем о работе человеческого мозга, тем больше появляется возможностей для эффективного лечения заболеваний вроде депрессии и болезни Альцгеймера.

«Изучение работы каждого отдельного нейрона — это первый шаг к пониманию работы всего мозга, — объясняет нейробиолог Маттео Карандини (Matteo Carandini). — Еще совсем недавно можно было отследить активность либо отдельных нейронов в определенной области мозга, либо более крупных участков мозга, однако изучать их одновременно было невозможно». Все потому, что традиционный метод изучения, применявшийся до недавних пор, предполагал использование проволочных электродов примерно с 24 измерительными зондами. Одновременно в мозг можно было имплантировать ограниченное количество таких зондов.

Кремниевые зонды отслеживают активность всех нейронов головного мозга одновременно

Однако группе ученых удалось разработать тончайшие кремниевые зонды. На поверхности этих зондов, получивших название Neuropixels, расположено более 960 датчиков, которые можно имплантировать в разные участки мозга. Используя Neuropixels, ученые впервые могут отслеживать больше отдельных нейронов одновременно. Результаты проводимых экспериментов помогут ученым узнать, как люди принимают решения и как формируются их эмоции.

Благодаря новым зондам ученые могут отслеживать активность большего количества отдельных нейронов мозга, чем раньше. Изображение: исследовательский центр Janelia Research Campus медицинского института Говарда Хьюза (HHMI) — лаборатория Timothy Harris Lab

Зонды Neuropixels длиной в один сантиметр и 70×20 микрометров в сечении имеют более 100 датчиков на один миллиметр. Электрические сигналы, распознаваемые зондами, автоматически преобразуются в данные, после чего компьютер анализирует эти данные и извлекает из них практически значимую информацию об активности определенного нейрона.

Neuropixels в скором времени будут доступны по закупочной цене

Профессор психологии Кембриджского университета Эндрю Уэлчман (Andrew Welchman) был весьма впечатлен возможностями новой технологии: «Это важный шаг на пути к пониманию работы человеческого мозга». По словам профессора, переход к новым зондам для изучения работы мозга напоминает переход от маленьких черно-белых телевизоров к огромным плоским экранам с высоким разрешением. «Зонды Neuropixels изменят наши представления о человеческом мозге. Нам все еще предстоит много работы, чтобы разгадать тайны мозга, но эта новая технология — очень важный шаг вперед».

400 прототипов зондов Neuropixels уже используются в исследовательских центрах. В следующем году эти зонды будут доступны ученым и исследователям по всему миру по закупочной цене и, возможно, они откроют новую эпоху в области изучения человеческого мозга.

Поделиться этой статьей

Другие темы

Здравоохранение Наука

Читать эту статью следующей

Read Full Story