Китайские ученые разработали самый маленький и легкий в мире беспроводной прибор для непрерывного мониторинга активности головного мозга. Устройство весом всего 1 г закрепляется прямо на голове лабораторного животного и позволяет в реальном времени считывать импульсы тысяч клеток в процессе их естественного поведения. Об этом сообщает «Хайтек» со ссылкой на исследование в журнале Nature.
Команда инженеров и биологов из Университета Цинхуа и Медицинской школы Народно-освободительной армии Китая создала миниатюрный прибор под названием Airscope. По своей сути это мезоскоп — высокотехнологичный оптический инструмент, который занимает промежуточное положение между обычным микроскопом и макроскопом. Он позволяет обозревать широкие участки биологических тканей, но сохраняет при этом клеточную точность. Разработчики смогли уменьшить объем конструкции почти в 100 тыс. раз по сравнению со стационарными лабораторными аналогами, сохранив аналогичное качество получаемого сигнала. Нанодатчик оснастили двухмегапиксельным сенсором, который сжимает картинку и передает мегапиксельные изображения по беспроводной связи.
Главный прорыв технологии заключается в решении дилеммы веса и обзора. Раньше ученым приходилось либо намертво фиксировать животных проводами к тяжелым установкам, либо использовать легкие датчики, которые видели лишь крошечный участок ткани меньше 1 мм. Airscope весит как бумажная скрепка и предлагает рекордный обзор коры головного мозга шириной 6 мм. Во время тестов свободно перемещающиеся мыши бегали по лабиринтам, прыгали и общались друг с другом, пока гаджет параллельно записывал активность более 8,5 тыс. отдельных нейронов у каждой особи. Это дало ученым 25-кратное преимущество по объему собираемых данных по сравнению со всеми существующими мобильными трекерами.
Первые же эксперименты принесли научные плоды: по сигналам нейронов в спинном и головном мозге датчик помог ученым за секунды предсказывать, какая именно мышь победит в социальной стычке за ресурсы до того, как конфликт завершался. По словам ведущего автора работы Дай Цюнхая, в перспективе Airscope модернизирует оптические нейроинтерфейсы (системы связи между мозгом и компьютером). Инструмент позволит эффективнее изучать механизмы депрессии, а также найдет применение в онкологии и иммунологии для долгосрочного отслеживания развития тяжелых заболеваний внутри живого организма.
Обложка: magnific
