Нейробиологи из Института Макса Планка разработали миниатюрный микроскоп, фиксирующий активность мозговых нейронов во время принятия решений. Исследователи испытали устройство на животных, чтобы понять, как мозг влияет на поведение.
Изучение мозга во время поведения наиболее информативно, когда животное свободно взаимодействует с окружающей средой любым удобным для него способом. Для этого требуются небольшие устройства на голове, которые обеспечивают доступ к мозгу, но не мешают жизнедеятельности.
В исследовании, опубликованном в журнале Nature Methods, сообщается о разработке двухграммового микроскопа с трёхфотонным возбуждением. Он позволяет визуализировать нейронную активность на уровне одной клетки из всех слоев коры, не вмешиваясь в поведение животного, что стало возможным благодаря механизму удаленной фокусировки. Его модульная конструкция также предлагает конфигурацию с высоким разрешением, которая позволяет выполнять функциональные записи соматов и дендритов нейронов. Ещё одной важной особенностью является то, что благодаря модифицированной детекторной системе микроскоп можно использовать в условиях полного освещения.
«Устойчивость нашего нового миниатюрного микроскопа к окружающему свету позволяет нам визуализировать активность мозга, когда животное имеет доступ к своему полному сенсорному репертуару. Теперь мы можем изучать естественное поведение под визуальным контролем, такое как охота на добычу и избегание хищников», — сообщает автор исследования Александр Ключников.
Чтобы подтвердить дальность действия и стабильность нового миниатюрного микроскопа, команда сделала снимки из глубоких слоев коры, пока мыши свободно исследовали арену. Оказалось, что нейроны по-разному модулируются в зависимости от окружающего освещения. Поскольку микроскоп можно легко снова установить в том же самом положении, те же самые популяции нейронов могут быть отображены в последующих сеансах в течение нескольких дней. Это открывает возможность отслеживать изменения активности мозга, например, во время обучения животного.
