Mikroskop berkecepatan tinggi baru menangkap aktivitas saraf otak – ScienceDaily

Mikroskop berkecepatan tinggi baru menangkap aktivitas saraf otak – ScienceDaily


Otak kita mengandung puluhan miliar sel saraf (neuron) yang terus-menerus berkomunikasi satu sama lain dengan mengirimkan kilatan kimia dan listrik, masing-masing berlangsung singkat satu milidetik (0,001 detik). Dalam setiap milidetik, milyaran kilatan yang terbang cepat ini bergerak secara bersamaan dalam peta bintang raksasa di otak yang menyalakan pola berkilauan yang berliku-liku. Mereka adalah asal mula dari semua fungsi dan perilaku tubuh seperti emosi, persepsi, pikiran, tindakan, dan ingatan; dan juga penyakit otak misalnya penyakit alzheimer dan parkinson, jika terjadi kelainan.

Salah satu tantangan besar bagi ilmu saraf di abad ke-21 adalah menangkap pola aktivitas saraf yang berkedip-kedip kompleks ini, yang merupakan kunci untuk pemahaman terintegrasi dari interaksi seluruh otak skala besar. Untuk menangkap sinyal yang terbang cepat ini secara langsung telah menjadi tantangan bagi ahli saraf dan insinyur biomedis. Ini akan membawa mikroskop berkecepatan tinggi ke dalam otak, yang sejauh ini tidak mungkin dilakukan.

Sebuah tim peneliti yang dipimpin oleh Dr Kevin Tsia, Profesor Rekanan dari Departemen Teknik Elektro dan Elektronik dan Direktur Program Sarjana Teknik Teknik Biomedis dari Universitas Hong Kong (HKU); dan Profesor Ji Na, dari Departemen Biologi Molekuler & Sel, Universitas California, Berkeley (UC Berkeley) menawarkan solusi baru dengan mikroskop berkecepatan super tinggi – mikroskop fluoresensi dua foton, yang telah berhasil merekam sinyal listrik milidetik di neuron tikus waspada.

Teknik baru ini minimal invasif pada hewan yang diuji dibandingkan dengan metode tradisional yang memerlukan penyisipan elektroda ke dalam jaringan otak. Tidak hanya ini tidak terlalu merusak neuron tetapi juga dapat menentukan neuron individu dan melacak jalur pengaktifannya, milidetik demi milidetik.

Hasil karya terobosan ini baru-baru ini diterbitkan di jurnal akademik Metode Alam. Proyek ini didanai oleh National Institute of Health, AS

Inti dari mikroskop berkecepatan tinggi adalah teknik inovatif yang disebut FACED (pencitraan penundaan kicauan sudut ruang bebas yang ditingkatkan) – yang dikembangkan oleh tim Dr Tsai sebelumnya (catatan 1). FACED menggunakan sepasang cermin paralel yang menghasilkan pancaran pulsa laser untuk membuat sinar laser menyapu super cepat setidaknya 1.000 kali lebih cepat daripada metode pemindaian laser yang ada.

Dalam percobaan tersebut, mikroskop memproyeksikan sinar laser yang menyapu otak tikus dan menangkap 1.000 hingga 3.000 pemindaian 2D penuh dari satu lapisan otak tikus (neokorteks) setiap detik. Untuk menyelidiki sinyal listrik asli yang berdenyut di antara neuron, tim memasukkan biosensor (molekul protein), yang dikembangkan oleh Dr Michael Lin dari Universitas Stanford, ke dalam neuron otak tikus.

“Protein yang direkayasa ini akan menyala (atau berpendar) setiap kali ada sinyal tegangan melewati neuron. Cahaya yang dipancarkan kemudian dideteksi oleh mikroskop dan dibentuk menjadi gambar 2D yang memvisualisasikan lokasi perubahan tegangan ini,” kata Dr. Tsia .

“Ini benar-benar hasil yang menggembirakan karena sekarang kita bisa mengintip aktivitas saraf, yang pernah dikaburkan dan bisa memberikan petunjuk mendasar untuk memahami fungsi otak dan yang lebih penting penyakit otak,” tambahnya.

Selain sinyal listrik, tim juga menggunakan mikroskop untuk menangkap sinyal kimiawi gerak lambat di otak tikus, seperti kalsium dan glutamat, sebuah neurotransmitter, sedalam sepertiga milimeter dari permukaan otak.

Keuntungan penting dari teknik ini adalah kemampuan untuk melacak sinyal yang tidak memicu neuron untuk menembak – sinyal saraf lemah (disebut sinyal sub-ambang) yang seringkali sulit ditangkap dan dideteksi, yang juga dapat terjadi pada banyak kondisi penyakit. di otak, tetapi belum dipelajari secara detail karena kurangnya teknik kecepatan tinggi seperti yang dikembangkan oleh tim.

Fitur penting lainnya dari teknik baru ini adalah teknik ini invasif minimal. Metode klasik untuk merekam tembakan listrik di otak adalah dengan menanamkan atau menanamkan elektroda secara fisik di jaringan otak. Namun, gangguan fisik seperti itu dapat menyebabkan kerusakan pada neuron, dan hanya dapat mendeteksi sinyal kabur dari beberapa neuron.

“Sejauh ini, ini adalah teknologi satu-satunya yang dapat mendeteksi aktivitas perubahan milidetik dari neuron individu di otak yang hidup. Jadi, ini, menurut saya, landasan penelitian ilmu saraf untuk” memecahkan kode “otak secara lebih akurat. sinyal. “Dr Tsia mengatakan tim akan bekerja untuk memajukan kemampuan mikroskop.

“Kami bekerja untuk menggabungkan lebih lanjut teknik mikroskop canggih lainnya untuk mencapai pencitraan pada resolusi yang lebih tinggi, tampilan yang lebih luas dan lebih dalam ke otak di neokorteks, yaitu sekitar 1 milimeter. Ini akan memungkinkan kami untuk menyelidiki lebih dalam ke otak untuk lebih baik dan lebih banyak lagi. pemahaman komprehensif tentang fungsi otak. ” dia menambahkan.

Untuk Informasi Lebih lanjut silahkan Kunjungi : Togel Hongkong

Author Image
adminProzen