Un incroyable microscope à contrôle du cerveau a révélé


Un incroyable microscope à contrôle du cerveau a révélé

Un nouveau microscope révolutionnaire permet aux neuroscientifiques d'observer et de contrôler l'activité neuronale au niveau cellulaire avec une précision de millisecondes. Réunissant une technologie disparate, le nouvel appareil fournira le regard le plus détaillé sur le fonctionnement interne du cerveau à ce jour.

Une innovation novatrice promet de donner un aperçu supplémentaire du fonctionnement du cerveau.

Le cerveau est l'organe le plus complexe du corps, de loin.

Il se compose d'environ 86 milliards de neurones, tous capables de tirer de façon indépendante ou en unanterie à motifs.

La neuroscience a progressé au pas du terrain au fil des décennies, mais il y a bien sûr qu'il reste encore beaucoup à répondre.

Un organe capable de construire une représentation interne sans couture de notre environnement à partir de la cacophonie des stimuli dont il est présenté était toujours susceptible d'être difficile à comprendre.

Toutes les épreuves impressionnantes du cerveau - la mémoire, l'émotion, le contrôle du mouvement - sont obtenues par des signaux d'activation / désactivation simples menant le long des neurones. Les scientifiques ont pu observer ces signaux pendant de nombreuses années, mais pour les voir en contexte et voir la «syntaxe» de la langue neurale n'a pas été possible jusqu'à présent.

Observation de l'activité neurale en détail

Le chercheur Hillel Adesnik, Ph.D., professeur adjoint de neurobiologie à l'Université de Californie-Berkeley, et son équipe ont conçu un incroyable microscope qui a pour objectif d'ajouter une autre couche à notre compréhension croissante du cerveau.

Le microscope permet au chercheur de surveiller l'activité du cerveau au niveau des cellules individuelles avec une précision de millisecondes; En plus de visualiser l'activité du cerveau en temps réel, le dispositif est également capable de contrôler l'activité dans les neurones individuels d'un rat vivant. Adesnik explique:

Nous avons développé un prototype de microscope qui atteint le niveau de détail nécessaire pour bien comprendre le code neuronal."

Adesnik a de grands espoirs pour les futures applications du microscope: «Après plus de raffinements, cet instrument pourrait fonctionner comme une sorte de Rosetta Stone pour nous aider à craquer le code neuronal.

La recherche de l'équipe sera présentée lors de la réunion annuelle de l'Association américaine des anatomistes lors de la biologie expérimentale 2016 à San Diego, en Californie.

Hologrammes contrôlant le comportement

Dans leurs recherches, Adesnik et son équipe utilisent des souris avec des neurones modifiés qui répondent à la lumière. La technique, appelée opto-génétique, permet aux chercheurs d'activer ou de désactiver les neurones individuels avec une simple impulsion de lumière.

Les chercheurs installent une vitre dans le crâne des rongeurs et placez le microscope sur le dessus. Cela leur permet d'observer les modèles neural et de les modifier.

De la même manière que le fait de renverser un gène chez un animal et de mesurer les changements, vous pouvez voir le rôle que ce gène remplit normalement, cette technologie permet aux scientifiques de bricoler les modèles neuronaux et de mesurer le comportement différent.

Par exemple, l'équipe peut cartographier l'activité cérébrale pendant le mouvement d'une moustache. Ce modèle peut ensuite être joué au cerveau sous la forme d'un hologramme produit au laser, ce qui induit le mouvement des moustaches. Alternativement, ils peuvent lire les signaux, mais changer les éléments mineurs pour observer la différence qui est faite au comportement final.

Dans une autre série de tests en cours, l'équipe utilise des souris formées pour pousser un levier spécifique lorsqu'elles voient une certaine forme; Ils prévoient développer des hologrammes qui, lorsqu'ils sont tirés dans le cerveau, peuvent tromper la souris pour voir une forme où aucune n'existe.

Applications futures et défis techniques

Adesnik espère que bientôt ils «pourront traiter le cerveau comme le clavier d'un piano [...] et écrire dans une séquence d'activité nécessaire pour comprendre ou corriger la fonction du cerveau». Initialement, le microscope sera principalement utilisé sur le cerveau des rats; il a dit Medical-Diag.com :

Nous n'avons pas l'intention d'aller au-delà des rongeurs en ce moment, mais à l'avenir des collaborations avec des neuroscientifiques qui travaillent sur des primates non humains, il devrait y avoir la possibilité d'aborder les processus cognitifs d'ordre supérieur ".

La création du microscope était une véritable rencontre d'esprit avec des experts dans divers domaines contribuant à la pièce finale. Comme on pouvait s'y attendre avec un tel travail novateur, il y avait beaucoup de difficultés à affronter en cours de route.

Quand Medical-Diag.com A demandé à Adesnik de relever les défis techniques, il a mentionné des problèmes avec les outils optiques et "se chevauchent dans leur sensibilité aux couleurs". L'équipe collabore actuellement avec des ingénieurs électriciens à Berkeley pour faire face à divers obstacles et améliorer encore plus le fonctionnement du microscope.

Medical-Diag.com Demanda à Adesnik ce que l'avenir pourrait retenir pour des dispositifs de cette nature, et il a dit:

Nous travaillons actuellement avec une grande équipe pour concevoir une version miniature et implantable du microscope à l'aide de plusieurs nouvelles technologies. Un tel dispositif sera utilisé dans les prothèses neurologiques pour les patients atteints de paralysie ou d'amputation, mais peut également être utile pour diverses maladies neurologiques ".

Pour l'instant, Adesnik se concentre sur le travail des rongeurs, car "même chez les rongeurs, il y a beaucoup de travail à faire pour comprendre des processus mentaux sophistiqués comme l'encodage et le stockage des souvenirs".

Medical-Diag.com A récemment couvert un autre microscope innovant qui utilise la technologie des smartphones pour détecter rapidement les parasites sanguins.

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