Gesundheit

Die Beobachtung der frei Verhaltensweisen Gehirn in Aktion

Wissenschaftler arbeiten an Caesar entwickelt haben, ein kleines head-mounted-Mikroskop ermöglicht Ihnen den Zugriff auf das Innenleben des Gehirns. Das neue system ermöglicht die Messung der Aktivität von neuronalen Populationen befindet sich in den tiefen kortikalen Schicht mit single-cell-Auflösung, bei einem Tier, das frei zu Verhalten.

Das Verständnis, wie Tier-Gehirn-Schaltung erzeugt Verhalten in Reaktion auf die Umwelt ist eines der zentralen Ziele der Neurowissenschaften. Während es möglich ist, zu studieren das Verhalten der Tiere durch die Beobachtung, wie ein Tier, löst die Probleme, das Verständnis des Gehirns eine Rolle bei der Generierung von Verhalten erfordert die Messung der Gehirn-Schaltung Aktivität zur gleichen Zeit.

In-vivo-Bildgebung ist nichts neues in der Biologie: Es geht zurück bis zu den Anfängen der Mikroskopie. Das Gehirn zu untersuchen, werden spezielle Mikroskope eingesetzt werden können, die sehen können durch das Gewebe, aktivieren die Beobachtung von neuronalen Schaltkreisen bei der Arbeit. Mit einem Mikroskop zu Bild neuronale Aktivität hat den Vorteil, dass Sie relativ nicht-invasiv. Montiert außerhalb des Gehirns, das Mikroskop sendet einfach Licht ins Gehirn, die wiederum zu empfangen das Licht aus dem Gehirn. Während konventionelle Mikroskope sind zu schwer zu ermöglichen, die funktionelle Bildgebung von frei Tieren, die in den letzten Jahren erhebliche Anstrengungen unternommen in der Entwicklung von head-mounted-miniaturisierte Mikroskop.

Im Jahr 2009, Jason Kerr, die Gruppe, in Zusammenarbeit mit der Gruppe von Winfried Denk am Max-Planck-Institut für Neurobiologie (Martinsried), wurde eine miniaturisierte head-mounted-multiphotonen-Mikroskop. Es aktiviert die Aufzeichnung der Aktivität von neuronalen Populationen befindet sich in den oberen Schichten des visuellen cortex, des bewussten, frei beweglichen Ratten. Während dieser „zwei-Photonen-Fiberskop‘ war ein Durchbruch in der Messung der Gehirnaktivität von frei Tieren, die meisten der kortikalen Schichten blieb außer Reichweite. Zu Bild die tieferen Schichten des cortex, auf zellulärer Ebene, war ein neuer Ansatz erforderlich.

In Zusammenarbeit mit Philip Russell ‚ s-Gruppe am Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts, Kerr-Gruppe hat jetzt ein kleines head-mounted-multiphotonen-Mikroskop in der Lage Bildgebung alle kortikalen Schichten in einem frei beweglichen Ratte. Licht wird geliefert durch eine benutzerdefinierte entworfen und hergestellt, Glas-Faser, die Nutzung der „drei-Photonen-Effekt‘ zum Bild der neuronalen Aktivität sich in tiefen kortikalen Schichten. Im Vergleich zu zwei-photon-oder ein-Photonen-Fluoreszenz-Mikroskopie, drei-Photonen-Mikroskopie ist ideal für imaging tiefer in streuenden Geweben und ermöglicht klarere Bilder von einzelnen Zellen, die in die Tiefe des Gewebes. Das neue Mikroskop ermöglicht eine kontinuierliche Bildgebung von Neuronen-Populationen, auch wenn das Tier läuft oder führt komplexe Verhaltens-Aufgaben, über längere Zeit.