Цифровая голографическая микроскопия на службе нейробиологии

Наблюдение за работой мозга требует не менее сложных инструментов, чем изучение далёких галактик. Исследователи из Федеральной политехнической школы Лозанны и Клинического университетского центра кантона Во (Швейцария) не постеснялись для этого позаимствовать у материаловедения технологию цифровой голографической микроскопии (Digital Holographic Microscopy, DHM).

Теперь ею можно пользоваться для наблюдения активности нейронов в режиме реального времени, в трёх измерениях и с разрешением 10 нм (в 50 раз лучше обычного оборудования). Разработка имеет огромный потенциал для тестирования новых препаратов для борьбы с нейродегенеративными заболеваниями, такими как болезни Альцгеймера и Паркинсона.

Нейроны бывают разных форм, к тому же они прозрачные. Для наблюдения за ними в чашке Петри учёные используют флуоресцентные красители, которые изменяют химический состав и могут исказить результаты. Кроме того, этот метод требует много времени, часто повреждает сами клетки (из-за применения электродов) и позволяет изучить лишь несколько нейронов одновременно. Новая технология обходит эти ограничения.

Соавтор исследования Пьер Марке отмечает, что DHM даёт ценную информацию не только о форме нейронов, но и об их динамике и активности. Чтобы понять, как это работает, можно представить большой камень, о который регулярно бьются одни и те же волны. По тому, как волны искажаются, обходя скалу, можно судить о форме камня — если сравнить их с волнами, не встретившими препятствий на своём пути.

Здесь в роли волн выступает лазерный луч. Сравнивая полученные результаты с исходным пучком, компьютер рисует трёхмерное изображение. Ну а поскольку луч проходит сквозь прозрачные нейроны, можно собрать информацию о том, что происходит внутри клеток. Обычно эта технология применяется для обнаружения дефектов в материалах.

В ходе экспериментов исследователи индуцировали электрические заряды в культуре нейронов с помощью нейромедиатора глутамата. Ток вызывает перенос воды внутри нейронов и меняет их оптические свойства, которые могут быть обнаружены только DHM. Таким образом можно отследить сотни нейронов одновременно.

Поскольку не нужны ни красители, ни электроды, DHM можно использовать при одновременном многопараметрическом анализе (high content screening), то есть метод позволит отследить действие новых лекарственных препаратов быстро и в больших количествах. То, на что обычно уходило 12 часов, теперь будет занимать 15–30 минут, подчёркивает соавтор работы Пьер Маджистретти.

Результаты исследования опубликованы в издании Journal of Neuroscience.

Подготовлено по материалам Федеральной политехнической школы Лозанны.

Источник: http://science.compulenta.ru/628912

^30.05.2045

Стать расой бессмертных – главная эволюционно-историческая задача человечества в III тысячелетии

Имея мышление бессмертных, парадигму бессмертных в качестве мировоззренческой основы, такие люди обязательно реализуют подобные технологии, и мир радикально изменится. Эволюционная ветвь гомо сапиенс в очередной раз сделает крутой вираж и вынесет человечество к невообразимым высотам, туда, где раньше парили только избранные одиночки – бессмертные и боги.

Подробнее

^27.02.2018

Робот открыл холодильник и принес оттуда пиво

Немецкие разработчики научили гуманоидного робота-помощника TIAGo самостоятельно искать путь к холодильнику, открывать его и приносить пиво. Модульный суперкомпьютер NVIDIA Jetson TX2, служащий зрительным центром робота, позволил ему не только эффективно проложить путь, но и найти пиво запрошенной марки по этикетке.

Подробнее

^27.02.2018

В Швеции попытаются создать электронные копии умерших людей

Руководство крупной сети шведских похоронных бюро «Феникс» поставило перед собой амбициозную цель: попытаться создать максимально правдоподобные электронные копии усопших людей.

Подробнее

^26.02.2018

Учёные из США разработали искусственный аналог глаза

Новое изобретение представили учёные из Школы инженерных и прикладных наук при Гарвардском университете — они создали искусственный глаз, работающий по принципу человеческого.

Подробнее

^27.11.2017

Американцы занялись разработкой реактивных дронов для истребителей

Массачусетский технологический институт по заказу ВВС США занялся разработкой компактных реактивных беспилотных летательных аппаратов, которые можно было бы запускать со стандартного подвеса для ракет под крылом истребителя. Новая разработка получила название Firefly.

Подробнее

^21.11.2017

Toyota представила гуманоидного робота с экзоскелетным управлением

Компания Toyota представила гуманоидного робота T-HR3, управляемого с помощью экзоскелетного контроллера с шлемом виртуальной реальности. Система позволяет оператору управлять движениями робота на месте или передвигать его, а также чувствовать отдачу при взаимодействии с объектами.

Подробнее

^17.11.2017

Человекоподобный робот научился делать сальто

Специалисты Boston Dynamics научили прямоходящего робота Atlas выполнять сальто. Ролик с демонстрацией его новых способностей опубликован на YouTube-канале компании.

Подробнее

^27.10.2017

Робот-спасатель от Honda: пять «глаз» и 33 степени подвижности

На Конференции по робототехнике в Ванкувере компания Honda представила прототип робота-спасателя E2-DR. У новинки 33 степени подвижности, пять «глаз» и защищенный от пыли и влаги корпус.

Подробнее

^03.10.2017

Toyota представила автомобиль-робот, в салоне которого сразу 2 водительских места

Казалось бы, суть самоуправляемых автомобилей заключается в том, чтобы максимально обеспечить удобство пассажиров и «убрать» из салона водителя, доверив контроль за ситуацией роботу. Вроде бы логичное решение, но вот автоконцерн Toyota думает иначе. Недавно они представили крайне продвинутую версию самоуправляемого авто. Только вот водительских мест в нем аж целых два.

Подробнее

^03.10.2017

RHP2 - гуманоидный робот, созданный для того, чтобы падать, подниматься и снова падать

Исследователи-робототехники во всем мире тратят безумно большое количество времени и усилий для того, чтобы предотвратить или уменьшить вероятность падения создаваемых ими роботов.

Подробнее

^02.10.2017