กล้องจุลทรรศน์จิ๋วส่องผ่านกะโหลกศีรษะว่าเซลล์สมองทำงานอย่างไร

นักวิจัยจากสถาบัน Max Planck สำหรับพฤติกรรมประสาทชีววิทยาได้พัฒนาแบบจำลองขนาดเล็ก

กล้องจุลทรรศน์. ติดตั้งไว้บนหัวเมาส์และวิเคราะห์การทำงานของเซลล์ประสาทในทุกชั้นของสมอง

แผนผังและแบบจำลองของกล้องจุลทรรศน์และข้อมูลเชิงสังเกต รูปภาพ: Alexandr Klioutchnikov et al., Nature Methods

เพื่อทำความเข้าใจว่าพฤติกรรมที่ซับซ้อนเกิดขึ้นได้อย่างไรนักวิทยาศาสตร์อธิบายจำเป็นต้องทำการสังเกตการณ์ในสภาพธรรมชาติ อุปกรณ์ใหม่นี้ทำงานจากระยะไกล ไม่รบกวนการเคลื่อนไหวของสัตว์อย่างอิสระ และสามารถวิเคราะห์การทำงานของสมองในกระบวนการโต้ตอบกับสิ่งแวดล้อม

อุปกรณ์นี้เป็นโฟตอนสามตัวกล้องจุลทรรศน์หน้าผาก มีน้ำหนักเพียง 2 กรัม แต่ยังบันทึกการทำงานของเซลล์ประสาทด้วยความละเอียดเพียงเซลล์เดียวในทุกชั้นของเปลือกสมอง เนื่องจากโฟกัสถูกควบคุมจากระยะไกล พฤติกรรมของสัตว์ระหว่างการวัดจึงไม่เปลี่ยนแปลง อุปกรณ์สามารถทำงานได้ในสภาวะที่มีแสงสว่าง ซึ่งแตกต่างจากอะนาล็อก และการออกแบบโมดูลาร์ของกล้องจุลทรรศน์ทำให้มีความเป็นไปได้ในการแสดงภาพการทำงานด้วยความละเอียดสูงของร่างกายเซลล์ประสาทจนถึงกระบวนการของพวกมัน ซึ่งก็คือเดนไดรต์

เพื่อทดสอบการทำงานของอุปกรณ์ นักวิจัยทำการวัดในชั้นลึกที่สี่และหกของเปลือกสมองของหนู ในระหว่างการทดลอง สัตว์ทดลองได้สำรวจอวกาศอย่างอิสระ นักวิทยาศาสตร์พบว่าเซลล์ประสาทในชั้นต่างๆ มีการปรับเปลี่ยนที่แตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมที่สว่างหรือมืด

นี่เป็นขั้นตอนใหญ่ในการวิเคราะห์การทำงานของสมองในส่วนลึกของเปลือกสมอง ในขณะที่สัตว์แสดงพฤติกรรมการนำทางด้วยสายตาตามธรรมชาติ

เจสัน เคอร์ หัวหน้าแผนก Brain Organization and Behavior ที่ Max Planck Institute for Behavioral Neuroscience

อ่านเพิ่มเติม:

วิทยาศาสตร์มีอยู่ในสภาวะที่รุนแรงหรือไม่? เราตอบเป็นตัวเลข

ไข่ตกจากอวกาศ ดูสิว่าเกิดอะไรขึ้นกับมัน

คืนรูปลักษณ์ของผู้หญิงยุคกลางที่เป็นโรคซิฟิลิส

บนหน้าปก: ภาพประกอบเชิงศิลป์ของกล้องจุลทรรศน์โฟตอนสามตัว ศึกษาเซลล์ประสาท ภาพ: Julia Kuhl, Max-Planck-Gesellschaft