Yüksek Hızlı Mikroskop Otizm ve Şizofreni Hakkında Bilgi Sunabilir
Şimdi, Los Angeles Kaliforniya Üniversitesi'ndeki (UCLA) sinirbilimciler, iletişim kurarken beyindeki binlerce nöronun ateşlenmesini anında yakalayan, invazif olmayan, son derece yüksek hızlı bir mikroskop geliştirmek için fizikçilerle güçlerini birleştirdiler - veya bu durumlarda - birbirinizle yanlış iletişim kurmak.
UCLA yardımcı doçenti Dr. Carlos Portera-Cailliau ile optik görüntüleme sistemini geliştiren UCLA fizik profesörü Dr. Katsushi Arisaka, "Bizim görüşümüze göre, bu, in vivo üç boyutlu görüntüleme için dünyanın en hızlı iki fotonlu uyarma mikroskobu" dedi. nöroloji ve nörobiyoloji ve meslektaşları.
Otizm, şizofreni ve zeka geriliği gibi nöropsikiyatrik hastalıklar genellikle herhangi bir fiziksel beyin hasarı göstermediğinden, bunların iletkenlik sorunlarından - nöronların düzgün çalışmamasından kaynaklandığına inanılıyor. Portera-Cailliau, normal hücrelerin elektriksel aktivite kalıplarına sahip olduğunu, ancak bir bütün olarak düzensiz hücre aktivitesinin beynin kullanabileceği yararlı bilgiler oluşturmadığını söyledi.
“21. yüzyılda sinirbilim için en büyük zorluklardan biri, beyni oluşturan milyarlarca nöronun karmaşık davranışlar üretmek için birbirleriyle nasıl iletişim kurduğunu anlamaktır” dedi.
"Bu tür araştırmalardan elde edilecek nihai fayda, nöronlar arasındaki işlevsiz aktivite modellerinin çeşitli nöropsikiyatrik bozukluklarda nasıl yıkıcı semptomlara yol açtığını deşifre etmekten gelecektir."
Son zamanlarda, Portera-Cailliau, nöronların floresan boyaları aldığı bir yöntem olan kalsiyum görüntülemeyi kullanıyordu. Hücreler ateşlendiğinde, "Noel ağacındaki ışıklar gibi yanıp sönerler" dedi. "Şimdi bizim rolümüz, nöronların kullandığı ve yanıp sönen ışık modellerinde gömülü olan kodu deşifre etmek."
Bununla birlikte, Portera-Cailliau, bu tekniğin sınırlamaları olduğunu söylüyor.
“Kullandığımız kalsiyum bazlı flüoresan boyanın sinyali, korteksin daha derinlerini görüntüledikçe soldu. Tüm hücreleri hayal edemedik, ”dedi.
Ayrıca, Portera-Cailliau ve ekibi, beynin yeterince büyük bir bölümünü tek tek nöronların grup ateşlemesini ölçecek kadar hızlı yakalayamadıkları için önemli bilgileri kaçırdıklarına inanıyorlardı. Yüksek lisans öğrencilerinden biri olan Arisaka ve Adrian Cheng'i nöronları kaydetmek için daha hızlı bir yöntem aramaya iten anahtar faktör buydu.
Geliştirdikleri mikroskop, uzamsal-zamansal uyarım-emisyon çoğullama (STEM) ile çok odaklı iki foton mikroskobu. Nöronların içindeki floresan kalsiyum boyalarını kaydeden, ancak ana lazer ışını dört küçük ışına bölünmüş iki foton lazer tarama mikroskoplarının değiştirilmiş bir versiyonudur.
Bu teknik, orijinal versiyona göre dört kat daha fazla beyin hücresi kaydetmelerini sağlar, dört kat daha hızlı. Ayrıca, beynin içinde çeşitli derinliklerdeki nöronları kaydetmek için farklı bir ışın kullanıldı ve görüntüye tamamen yeni bir 3 boyutlu etki sağladı.
“Çoğu video kamera saniyede 30 resim çekecek şekilde tasarlandı. Yaptığımız şey, bunu 10 kat hızlandırarak saniyede yaklaşık 250 fotoğrafa çıkarmaktı ”dedi. "Ve daha da hızlı hale getirmek için çalışıyoruz."
Sonuç, "canlı bir hayvandaki nöronal devre aktivitesinin yüksek çözünürlüklü üç boyutlu bir videosu" dedi.
Portera-Cailliau, bir otizm türü olan Frajil X sendromu üzerine yaptığı çalışmalarda bu görüntüleme tekniğinin faydalarından şimdiden yararlanmaya başladı. Bu yeni teknolojiyi kullanarak, normal bir farenin korteksini bir Fragile X mutant fare ile karşılaştırabilir ve Fragile X beynindeki nöronların yanlış ateşlemesine tanık olabilir.
Çalışma derginin 9 Ocak sayısında bulunabilir. Doğa Yöntemleri.
Kaynak: California Üniversitesi
