Исследователи из Университета Пердью на шаг ближе к ответу на один из важнейших вопросов о мозге – как нейронные сети в органе выполняют вычисления, необходимые для функций мозга более высокого уровня.
Технология также предоставляет новый инструмент для потенциальной разработки лекарств от неврологических заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера, рассеянный склероз и эпилепсия.
Исследователи Purdue разработали роботизированную систему, которая обеспечивает продвинутый способ изучения мозга и того, как работают отдельные нейроны внутри. Программное обеспечение Purdue автоматизирует большую часть работы, связанной с техникой патч-зажима, широко используемым процессом, включающим прикрепление стеклянной пипетки к клеточной мембране для регистрации электрической активности отдельных нейронов.
Система предоставляет ученым передовой метод определения, нацеливания и записи активности нейронов в головном мозге.
"Наша технология имеет далеко идущие последствия," сказал Александр Чубыкин, доцент биологических наук Purdue, который возглавлял исследовательскую группу. "Наша технология открывает новые возможности для изучения мозга и влияния новых лекарств на пациентов, страдающих неврологическими заболеваниями."
Команда Purdue разработала алгоритм, позволяющий управлять системой без участия человека, контролирующего движение.
"Традиционный метод патч-кламп выполняется вручную и требует много времени и обучения," Чубыкин сказал. "В нашем процессе используется компьютерное зрение с автоматическим управлением изображениями, чтобы сделать всю технику быстрее, проще и потребовать меньше обучения. Это невероятный шаг вперед."
Программная технология Purdue также обеспечивает трехмерные координаты клеток в образце мозга, которые ученые могут использовать для точного определения местоположения отдельных клеток, а затем нацеливания на них с помощью новых лекарств. Технология Purdue позволяет это исследование без извлечения клеток, что является требованием для современных методов скрининга лекарств.
"Поистине замечательным компонентом наших инноваций является способность изучать нейроны в среде, которая намного больше напоминает естественную, чем это традиционно использовалось для скрининга лекарств" Чубыкин сказал.