Un nuevo microscopio rompe un límite de velocidad de larga data, grabando imágenes de la actividad cerebral 15 veces más rápido de lo que los científicos creían posible. Recopila datos lo suficientemente rápido como para registrar los picos de voltaje de las neuronas y la liberación de mensajeros químicos en grandes áreas, monitoreando cientos desinapsis simultáneamente: un salto gigante para la poderosa técnica de imagen llamada microscopía de dos fotones.
El truco no está en doblar las leyes de la física, sino en utilizar el conocimiento sobre una muestra para comprimir la misma información en menos mediciones. Los científicos del Campus de Investigación Janelia del Instituto Médico Howard Hughes han utilizado el nuevo microscopio para observar los patrones de liberación de neurotransmisoresen neuronas de ratón, informan el 29 de julio en Métodos de la naturaleza . Hasta ahora, ha sido imposible capturar estos patrones de escala de tiempo de milisegundos en el cerebro de los animales vivos.
Los científicos usan imágenes de dos fotones para mirar dentro de muestras opacas, como cerebros vivos, que son impenetrables con microscopía de luz regular. Estos microscopios usan un láser para excitar las moléculas fluorescentes y luego medir la luz emitida. En la microscopía clásica de dos fotones, cada medición toma unos pocos nanosegundos; hacer un video requiere tomar medidas para cada píxel de la imagen en cada cuadro.
Eso, en teoría, limita la rapidez con la que se puede capturar una imagen, dice el autor principal del estudio, Kaspar Podgorski, un compañero de Janelia. "Uno pensaría que sería un límite fundamental: la cantidad de píxeles multiplicada por el mínimotiempo por píxel ", dice." Pero hemos roto este límite al comprimir las mediciones ". Anteriormente, ese tipo de velocidad solo se podía lograr en áreas pequeñas.
La nueva herramienta - Microscopía de proyección angular de línea escaneada, o SLAP - hace que la parte de recolección de datos que consume mucho tiempo sea más eficiente de varias maneras. Comprime múltiples píxeles en una sola medición y escanea solo píxeles en áreas de interés, graciasa un dispositivo que puede controlar qué partes de la imagen están iluminadas. Una imagen de alta resolución de la muestra, capturada antes de que comience la imagen de dos fotones, guía el alcance y permite a los científicos descomprimir los datos para crear videos detallados.
Al igual que un escáner CT, que construye una imagen escaneando a un paciente desde diferentes ángulos, SLAP barre un haz de luz a través de una muestra a lo largo de cuatro planos diferentes. En lugar de registrar cada píxel en la ruta del haz como un punto de datos individual,el alcance comprime los puntos de esa línea en un solo número. Luego, los programas de computadora descifran las líneas de píxeles para obtener datos para cada punto de la muestra, algo así como resolver un rompecabezas gigante de Sudoku.
En el tiempo que le lleva a SLAP escanear la muestra completa, un alcance tradicional que va píxel por píxel cubriría solo una pequeña fracción de una imagen. Esta velocidad permitió al equipo de Podgorski observar en detalle cómo es el glutamato, un neurotransmisor importante,liberados en diferentes partes de las neuronas del ratón. En la corteza visual del ratón, por ejemplo, identificaron regiones en las dendritas de las neuronas donde muchas sinapsis parecen estar activas al mismo tiempo. Y rastrearon los patrones de actividad neuronal que migran a través de la corteza del ratón como un objetomovido a través de su campo visual.
El objetivo final de Podgorski es representar todas las señales que entran en una sola neurona, para comprender cómo las neuronas transforman las señales entrantes en señales salientes. Este alcance actual es "solo un paso en el camino, pero ya estamos construyendo una segunda generaciónUna vez que tengamos eso, ya no estaremos limitados por el microscopio ", dice.
Su equipo está actualizando los escáneres del telescopio para aumentar su velocidad. También están buscando formas de rastrear otros neurotransmisores para poder aprovechar completamente la sinfonía de la comunicación neuronal.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Instituto Médico Howard Hughes . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :