Миниатюрный микроскоп фиксирует сигналы напряжения в реальном времени у бодрствующих животных

Исследователи создали миниатюрный и лёгкий микроскоп, который регистрирует нейронную активность с беспрецедентной скоростью и может использоваться на свободно движущихся животных. Новый инструмент может дать учёным более полное представление о том, как клетки мозга обрабатывают информацию в процессе естественного поведения. Микроскоп предназначен для получения изображений генетически закодированных индикаторов напряжения — флуоресцентных красителей, которые быстро меняют яркость при активации нейрона — через небольшое окно в черепе, когда животное бодрствует. «В отличие от большинства миниатюрных микроскопов, отслеживающих более медленные сигналы кальция, наш регистрирует электрические импульсы со скоростью в сотни кадров в секунду», — сказала Эмили Гибсон из медицинского кампуса Аншутц Университета Колорадо. «Это позволяет запечатлеть момент активации нейрона, а также более тихие сигналы, накапливающиеся внутри нейронов перед активацией». В журнале Biomedical Optics Express исследователи описывают новый микроскоп , предназначенный для регистрации очень слабых изменений яркости. В экспериментах на мышах они показывают, что он может регистрировать напряжение, близкое к тому, что получают с помощью стандартного широкопольного микроскопа, надежно измеряя активность отдельных нейронов. «Фиксируя эти подробные паттерны напряжения в различных частях мозга, наш микроскоп позволяет напрямую исследовать, как тонкие электрические сигналы влияют на синхронизацию активности мозга, например, на пространственную навигацию в гиппокампе», — сказал Гибсон. «Более глубокое понимание того, как нейронные цепи управляют поведением и познавательными процессами, может привести к появлению новых методов лечения различных неврологических расстройств и нейродегенеративных заболеваний». Отслеживание динамики потенциала действия Изменения напряжения в мозге обусловлены потоком ионов через мембраны нейронов, создавая быстрые электрические сигналы, называемые потенциалами действия. Процесс начинается с небольших изменений напряжения, которые в конечном итоге достигают порогового значения, запуская цепную реакцию, которая вызывает приток ионов натрия, а затем выталкивание ионов калия. Это создаёт «всплеск» потенциала действия, распространяющийся по нейрону. Наблюдение за этими изменениями напряжения может дать новое представление о том, как ведут себя нейронные цепи мозга при таких задачах, как обучение и формирование воспоминаний. Однако, поскольку они происходят всего за миллисекунды, изменения напряжения сложно зафиксировать без использования тяжёлых или громоздких оптических компонентов. «Мы сделали большой шаг к преодолению этих ограничений, разработав компактную и эффективную оптическую систему с высокой числовой апертурой и соединив ее с высокоскоростным датчиком для надежного обнаружения всплесков потенциала действия», — отметила соавтор Джульет Гопинат из Университета Колорадо в Боулдере. «Наш микроскоп позволяет регистрировать как быстрые электрические импульсы, так и более мелкие подпороговые изменения напряжения, возникающие внутри нейронов у свободно движущихся животных». Улавливание тонких изменений Чтобы увеличить количество собираемого света до уровня, достаточного для регистрации едва заметных изменений яркости флуоресценции, исследователи разработали специальную оптическую систему, обеспечивающую числовую апертуру 0,6 в компактном формате. Они также оснастили её компактной высокоэффективной камерой, способной получать изображения со скоростью около 500 кадров в секунду, что достаточно для захвата миллисекундных временных интервалов потенциалов действия. Получившийся микроскоп, названный MiniVolt, имеет поле зрения 250 микрон, рабочее расстояние 1,3–1,6 мм и общий вес 16,4 г. Команда Гибсона также работала с нейробиологами, чтобы соединить микроскоп с новейшим индикатором напряжения Voltron2, который более стабилен и обеспечивает более выраженные изменения флуоресценции в ответ на напряжение, чем предыдущие индикаторы напряжения. Для тестирования микроскопа исследователи сравнили записи напряжения у бодрствующих мышей с фиксированной головой, полученные с помощью MiniVolt, с данными, полученными с помощью настольного микроскопа для визуализации напряжения. MiniVolt получал изображения пиков напряжения in vivo с помощью Voltron2 с отношением пика напряжения к шуму более 3 при частоте 530 кадров в секунду. Это означает, что амплитуда каждого пика напряжения более чем в три раза превышала фоновый шум, что сопоставимо с качеством сигнала настольного микроскопа. Сейчас исследователи работают над уменьшением веса микроскопа, который уже совместим с получением изображений на свободно движущихся крысах, чтобы его можно было использовать на свободно движущихся мышах – важной модели для изучения многих заболеваний человека. Они также хотят расширить поле зрения MiniVolt, которое ограничено размером источника света, а не оптической конструкцией.

Сообщает android-robot.com

Новость из рубрики:

Поделиться новостью: Поделиться новостью в Facebook Поделиться новостью в Twittere Поделиться новостью в VK Поделиться новостью в Pinterest Поделиться новостью в Reddit

Топ новости часа

17:28, 22 Сен Мини-микроскоп позволяет получать 3D-изображения мозга свободно движущихся мышей в реальном времени Исследователи из Калифорнийского университета в Дэвисе создали миниатюрный микроскоп для неинвазивной визуализации активности мозга мышей с высоким р...

10:28, 19 Янв Яндекс Карты запустили трансляцию геопозиции в реальном времени Яндекс Карты получили функцию отслеживания местоположения в реальном времени. Пользователи могут делиться своим перемещением по городу с друзьями и б...

19:11, 06 Апр В сочетании с правильным питанием EMS-тренировки дают заметные результаты уже в короткие сроки EMS-тренировки — это новый и эффективный подход в фитнесе, который сочетает обычную физическую нагрузку с воздействием электрических импульсов на мыш...

16:28, 14 Мар В России представили первого робота с VR-управлением в реальном времени Российская компания IT Imperial представила первого в стране робота с VR-управлением и системой автономной навигации на фестивале «Техпросвет ВКонтак...

20:28, 21 Апр Звезда WOH G64 готовится к взрыву: редкое наблюдение в реальном времени Один из крупнейших сверхгигантов в Большом Магеллановом Облаке перешёл в стадию жёлтого гипергигантаАстрономы десятилетиями наблюдали за сверхгиганто...

22:28, 26 Июл Нигерия запускает ИИ-систему на спутниках для контроля урожая в реальном времени Национальная платформа будет отслеживать посевы, урожайность и риски для продовольственной безопасностиНигерия запускает систему мониторинга сельског...

19:28, 27 Окт Мошенники начали подделывать голоса во время звонка в реальном времени Специалисты по кибербезопасности из NCC Group выяснили, что современные ИИ-технологии позволяют воспроизвести голос любого человека в режиме реальног...

16:28, 06 Авг Веб-симулятор Hop.Earth в реальном времени генерирует 3D-дороги для поездок в любой точке мира Веб-симулятор Hop.Earth в реальном времени генерирует 3D-дороги, рельеф и окружение любой точки планеты, опираясь на открытые картографические данные...

05:28, 15 Ноя Интерфейс «мозг-компьютер» декодирует китайский язык по нейронным сигналам в реальном времени Исследователи из Шанхая сообщили в исследовании, недавно опубликованном в журнале Science Advances, что им удалось успешно декодировать мандаринский ...

03:28, 06 Окт Новое устройство позволяет контролировать молекулы ДНК с помощью электрических полей в реальном времени Учёные из Департамента физики Макгиллского университета (McGill's Department of Physics) создали устройство, способное захватывать и исследовать ...

17:28, 05 Май One UI 9 кардинально изменит медиаплеер Samsung Galaxy. Интерфейс будет подстраиваться под музыку в реальном времени Авторитетные инсайдеры Тарун Ватс и Раджеш Раджпут раскрыли изменения будущего обновления One UI 9, которые Samsung готовит для медиаплеера. Судя по ...

20:28, 21 Апр Планетная система «в движении»: астрономы впервые увидели, как орбиты экзопланет меняются в реальном времени Система TOI-201, открытая с помощью антарктического телескопа ASTEP, демонстрирует редкую динамическую перестройкуАстрономы обнаружили необычную план...

11:28, 10 Май Хакер доказал, что может отслеживать полицейских в реальном времени через Bluetooth в их табельном оружии Проблема, о которой предупреждали ещё два года назад, касается оборудования компании Axon — мирового лидера по производству полицейских камер и элект...

13:28, 24 Авг Boston Dynamics научила робота Atlas выполнять сложные задачи по команде в реальном времени Boston Dynamics представила впечатляющий скачок в разработке человекоподобных роботов, показав на примере робота Atlas, как искусственный интеллект п...

16:28, 14 Май «Семь колец, меняющих правила общения»: южнокорейские ученые создали беспроводной ИИ-переводчик языка жестов, работающий в реальном времени Устройство, похожее на полупрозрачный пластырь, надевается на пальцы, не требует калибровки и распознает жесты с точностью около 88%. Разработка уже ...

18:28, 20 Окт Миниатюрный спутник «Геоскана» начал отслеживать морской трафик Спутник «ИнноСат3» приступил к целевой работе по тестированию приемников автоматической идентификационной системы (АИС) разработки «...

06:28, 03 Фев Suzuki Jimny превратили в миниатюрный Toyota Land Cruiser с помощью стайлинг-пакета Разработкой комплекта занимались тюнеры из ателье Jimmy Land совместно с инженерами Garage Ill. Стоимость полностью переоборудованного внедорожника с...

19:28, 05 Дек Оптоволокно фиксирует подледные волны во фьордах — Science&Vie Под толщей арктических льдов происходит скрытая и почти беззвучная работа огромных сил. Каждое падение айсберга запускает серию внутренних волн, наст...

02:28, 16 Апр Банк ДОМ.РФ фиксирует улучшение качества риск-метрик застройщиков В начале 2026 года Банк ДОМ.РФ зафиксировал заметное улучшение качества риск‑метрик застройщиков в портфеле проектного финансирования — п...

19:28, 30 Май Ученые заглянули в микроскоп и выяснили, кто нам генетически ближе — кошка или собака Кошки и собаки давно поделили наши диваны и холодильники, занимая две трети мирового рынка домашних питомцев. Несмотря на вечное противостояние кошат...

17:28, 24 Дек Сеть магазинов restore: фиксирует высокий спрос на премиальные гаджеты с ИИ в предновогоднем сезоне Фото freepik Сеть магазинов техники и электроники restore: подводит первые итоги ключевого для ритейла предновогоднего периода и отмечает формировани...

13:28, 28 Фев Угольный якорь потопил отчёт: из-за чего ММК фиксирует убыток в 25,5 млрд рублей за квартал Металлургический гигант ПАО "ММК" представил финансовые результаты за четвертый квартал и весь 2025 год, зафиксировав первый чистый убыток за десятил...

22:28, 21 Июн Солнце как «межзвёздный микроскоп»: предложен инженерный план получения карт экзопланет с детализацией до 200 км Модель солнечной гравитационной линзы переводит идею прямой съёмки далёких экзопланет в набор конкретных требований к миссии — от навигации на сотни ...

20:28, 25 Май Как подключают вольтметр для измерения напряжения: подробная инструкция Вольтметр – это незаменимый прибор для измерения напряжения. Но для получения верных результатов им нужно уметь пользоваться. И сейчас мы расскажем, ...

17:28, 06 Авг В России создадут первый промышленный электронный микроскоп для производства чипов — он заменит установки Hitachi На разработку выделено более 2,37 млрд рублейЗеленоградский нанотехнологический центр (ЗНТЦ) займется разработкой первого в России промышленного скан...

17:28, 09 Окт Эксперт рассказала, как уберечь домашнюю технику от скачков напряжения Российские электросети нередко страдают от нестабильного напряжения. Перепады температуры весной и осенью, а также жара и мороз зимой приводят к пере...

09:28, 18 Дек Эксперт дал советы по выбору ИБП, чтобы техника не сгорела при скачке напряжения При покупке источника бесперебойного питания (ИБП) приходится разбираться в большом количестве моделей. Они различаются по мощности, времени работы о...

21:28, 08 Мар Как выбрать стабилизатор напряжения: 5 вопросов, которые нужно задать до покупки Рынок стабилизаторов напряжения огромен: от компактных моделей за 10 000 тенге до промышленных установок за миллионы. Чтобы не переплатить и не купит...

15:28, 02 Ноя Таиланд и Камбоджа снова на линии напряжения: где всё ещё можно найти оазис покоя Таиланд вновь оказался в центре внимания туристического сообщества: сразу после громких заявлений о перемирии с Камбоджей власти Королевства ввели но...

07:28, 06 Июл Бензин хлынул в Россию рекордным потоком: неожиданный союз спасает рынок от напряжения Российский топливный рынок зафиксировал резкий всплеск поставок из соседней республики: в июне 2026 года импорт белорусского бензина обновил историче...

02:28, 20 Май Первый в мире «космический микроскоп», созданный в России, позволит строить космические корабли, которые будут меньше изнашиваться на орбите С его помощью было обнаружено, что некоторые материалы способны к частичному «самовосстановлению» под воздействием солнечного излученияВ Москве предс...

13:28, 26 Июл После долгого напряжения рынок топлива меняет курс: что будет с ценами на бензин осенью Российский топливный рынок вплотную подошел к точке стабилизации после периода турбулентности, вызванного внеплановыми ремонтами на нефтеперерабатыва...

11:28, 02 Сен Крипторынок продолжает посылать тревожные сигналы Влияние на рынок:2Картина рынкаКапитализация крипторынка снизилась на 3.4% за последние семь дней до $3.74 трлн. – минимального уровня за три с...

07:28, 21 Янв Рынки ловят сигналы из Белого дома Влияние на рынок:3Дональд Трамп не намерен увольнять Джерома Пауэлла.Решение Белого дома отложить тарифы на минералы нанесло удар по драгметаллам.Сто...

01:28, 10 Июл Киеву рассказали «поучительную историю» о реальном производстве Patriot Надежда Украины на увеличение поставок ЗРК Patriot путем получения лицензии на производство от США, по мнению издания The New York Times, выглядит не...

10:03, 06 Июн Основной задачей блока питания является преобразование сетевого напряжения в безопасное и стабильное значение, подходящее для светодиодных лент Светодиодные ленты широко используются в современном освещении благодаря своей энергоэффективности, долговечности и универсальности. Однако для их ст...

16:28, 24 Июл Набиуллина призвала не искать тайные сигналы в ее брошках Председатель Центробанка Эльвира Набиуллина попросила журналистов перестать разгадывать скрытые смыслы в ее нарядах и брошках, подчеркнув максимальну...

15:28, 19 Апр Искусственные нейроны впервые заставили клетки мозга отвечать на электронные сигналы Печатаемые нейроны на графене и дисульфиде молибдена активировали клетки мозга мышей и приблизили интерфейсы «мозг–машина» к прямому взаимодействию с...

12:28, 18 Май «Яндекс Карты» и «Навигатор» начали показывать сигналы светофоров в Нижнем Новгороде Информация поступает от «Центра развития транспортных систем» Нижегородской областиКоманда Яндекса объявила о запуске обновления фирменного картограф...

16:28, 20 Мар Акустические метаматериалы способны передавать сложные сигналы непосредственно между водой и воздухом Исследователи из Института материалов IMDEA в сотрудничестве с Нанкинским и Хуачжунским университетами Китая разработали новый акустический метаматер...

17:28, 09 Май Киты, акулы и треска заговорили: какие сигналы скрывает темная бездна океана Океанская бездна только кажется немым кладбищем тишины. На деле толща воды — это плотный, гудящий эфир, где звук летит в пять раз быстрее, чем в возд...

15:28, 15 Окт Последние дни кошки: как распознать 7 прощальных знаков - четкие сигналы тем хозяевам, кто умеет их читать Последние дни кошки: как распознать 7 прощальных знаков - четкие сигналы тем хозяевам, кто умеет их читать Кошки не умеют говорить о своих переживани...

17:28, 04 Авг Космическая тишина нарушена: древняя галактика внезапно начала посылать загадочные сигналы В эллиптической галактике, застывшей в своем развитии 11 миллиардов лет назад, зафиксирована серия мощных радиосигналов, которые ставят под сомнение ...

00:28, 23 Июл Лесной мох заставил учёных вздрогнуть: биомасса излучает сигналы, похожие на нервные импульсы Обычный лесной мох Brachythecium rutabulum оказался не просто кучкой зеленой биомассы. Исследователь Энди Адамацки зафиксировал в этих растениях наст...

21:28, 01 Апр Шёпот глубин звучит всё громче: планета подаёт сигналы о мощных встрясках в неожиданных местах Последним по-настоящему сокрушительным ударом стихии стало Великое восто�