ใยแก้วนำแสงสามารถใช้เพื่อตรวจสอบการทำงานของระบบประสาทโดยการตรวจจับว่ามีโปรตีนเรืองแสงอยู่หรือไม่ นักวิจัยในสหรัฐฯ ได้แสดงให้เห็นว่ากลุ่มไมโครไฟเบอร์ออปติคัลจำนวนหลายร้อยหรือหลายพันชิ้นแยกออกจากกันและแพร่กระจายหลังจากเจาะสมอง โดยเข้าไปครอบครองเนื้อเยื่อ 3 มิติ พวกเขายังแสดงให้เห็นว่า เมื่อความหนาแน่นของการสุ่มตัวอย่างสูงเพียงพอ
สามารถใช้เทคนิคการแยกแหล่งที่มา
เพื่อแยกพฤติกรรมของเซลล์ประสาทแต่ละเซลล์ งานนี้จะส่งเสริมด้านประสาทวิทยาของระบบโดยเผยให้เห็นว่าวงจรประสาทเกี่ยวข้องกับพฤติกรรมของสัตว์อย่างไร วิธีการใหม่ในการตรวจสอบและมีอิทธิพลต่อการทำงานของสมอง การเชื่อมต่อด้วยแสงถูกนำมาใช้ในสัตว์ดัดแปรพันธุกรรมซึ่งเซลล์ประสาทได้รับการปรับปรุง ไม่ว่าจะก่อนคลอดหรือโดยไวรัสที่ได้รับการออกแบบมาในสมอง เพื่อแสดงโปรตีนที่เฉพาะเจาะจง
โปรตีนที่นาธาน เพอร์กินส์และเพื่อนร่วมงานใช้ที่มหาวิทยาลัยบอสตันและมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซานดิเอโก จะเปลี่ยนแปลงรูปร่างเมื่อจับกับแคลเซียม และในสถานะนี้ จะเรืองแสงเป็นสีเขียวเพื่อตอบสนองต่อแสงสีน้ำเงิน จลนพลศาสตร์ของแคลเซียม-ไอออนรองรับศักยภาพในการดำเนินการประเภทหนึ่งในเซลล์สมอง ดังนั้นการสังเกตว่าไอออนเหล่านี้สะสมและกระจายไปอย่างไรจึงบ่งชี้ถึงกิจกรรมของระบบประสาท เนื่องจากคุณสมบัติการกระเจิงของเนื้อเยื่อสมอง การส่องสว่างโดยตรงของเซลล์ประสาทเป้าหมายที่ลึกกว่ามิลลิเมตรจึงไม่สามารถทำได้อย่างแม่นยำ แต่โดยปกติแล้ว ไฟกระตุ้นและสัญญาณเรืองแสงที่เป็นผลลัพธ์จะถูกส่งและรวบรวมโดยใช้ใยแก้วนำแสงที่ฝังไว้
ก่อนหน้านี้ กลุ่มได้แสดงให้เห็นแล้วว่าการรวมกลุ่มของไมโครไฟเบอร์ออปติกหลายพันชิ้น โดยแต่ละชิ้นมีขนาดเพียง 8 ไมโครเมตร หรือขนาดประมาณร่างกายของเซลล์ประสาท สามารถใส่เข้าไปที่ความลึก 4 มม. ได้โดยไม่ทำลายสมองอย่างรุนแรงหรือกระตุ้นการตอบสนองของภูมิคุ้มกัน เนื่องจากเนื้อเยื่อต้านทานการแทรกซึมของไมโครไฟเบอร์
แรงทางกลขนาดเล็กทำให้วิถีของพวกมันเคลื่อนตัว
กระจายส่วนปลายแต่ละส่วนไปบนพื้นที่ประมาณ 1.5 มม. 2 “วิธีการนี้สามารถขยายได้ถึง 5 มม. โดยไม่ต้องดัดแปลงใดๆ ยิ่งไปกว่านั้น ความท้าทายใหม่ก็เกิดขึ้น นั่นคือความยืดหยุ่นของเส้นใย” เพอร์กินส์กล่าว “สิ่งนี้ไม่ได้ลึกซึ้งนักตามมาตรฐานสมองของมนุษย์ แต่สำหรับหนูและนกขับขาน สิ่งนี้ทำให้เราเข้าถึงสมองได้มาก”
สัญญาณจำลองการใช้การจำลองแบบสุ่มของการตั้งค่า Perkins และเพื่อนร่วมงานได้จำลองสัญญาณเรืองแสงที่ได้รับสำหรับความหนาแน่นของเซลล์ประสาทที่แตกต่างกันและการนับไมโครไฟเบอร์โดยพบว่าสิ่งหลังมีอิทธิพลมากที่สุดต่อจำนวนเซลล์ประสาทที่สามารถตรวจพบได้พร้อมกัน ที่ระดับล่างสุดของช่วง การจำลองมัดที่ประกอบด้วยไมโครไฟเบอร์น้อยกว่า 200 ชิ้น มีการทับซ้อนกันเล็กน้อยระหว่างบริเวณที่ตื่นเต้น และแต่ละทิปสามารถตรวจจับกิจกรรมของประชากรที่แยกจากกันของเซลล์ประสาทเพียงสองหรือสามเซลล์
เมื่อจำนวนไมโครไฟเบอร์เพิ่มขึ้น แสงกระตุ้นก็ถูกส่งออกมาอย่างสม่ำเสมอมากขึ้นทั่วทั้งปริมาตรแบบจำลอง ทำให้เซลล์ประสาทเรืองแสงมากขึ้นเรื่อยๆ ที่ระดับเหนือเกณฑ์การตรวจจับ ด้วยความหนาแน่นที่เพียงพอของไมโครไฟเบอร์ – และความแข็งแรงของการส่องสว่าง – มุมมองภาพของแต่ละปลายขยายเพื่อรวมเซลล์ประสาทเรืองแสงจำนวนมากที่เซลล์เดียวอาจถูกบันทึกด้วยไมโครไฟเบอร์มากกว่าหนึ่งเซลล์
ภายใต้ระบอบการปกครองดังกล่าว
นักวิจัยแสดงให้เห็นว่าสัญญาณเรืองแสงที่หยิบขึ้นมาโดยไมโครไฟเบอร์ที่แยกจากกันสามารถสัมพันธ์กันได้ ทำให้สามารถใช้เทคนิคการแยกแหล่งที่มาเพื่อแยกกิจกรรมของเซลล์ประสาทแต่ละเซลล์ได้ วิธีนี้ใช้ง่ายที่สุดเมื่อสัญญาณเบาบาง (ดังนั้นลายเซ็นของเซลล์ประสาทที่กำหนดจึงไม่ถูกกลบด้วยกิจกรรมเบื้องหลัง) และมีประสิทธิภาพโดยเฉพาะอย่างยิ่งกับตัวบ่งชี้เรืองแสงที่จุดสูงสุดอย่างรวดเร็วและจางหายไปอย่างรวดเร็วหลังจากนั้น
จนถึงขณะนี้ รายละเอียดระดับนี้มีให้เฉพาะบริเวณผิวเผินของสมองที่สามารถถ่ายภาพได้โดยตรงเท่านั้น ในระดับความลึกที่มากขึ้น นักวิจัยได้สังเกตเห็นเซลล์ประสาทแต่ละเซลล์ที่แยกตัวออกมา หรือรูปแบบของกิจกรรมในวงกว้างในระดับภูมิภาค แต่พฤติกรรมระยะยาวของประชากรของเซลล์ประสาทไม่สามารถเข้าถึงได้ การทำความเข้าใจไดนามิกในระดับนี้มีความสำคัญต่อการเรียนรู้ว่าสมองเข้ารหัสข้อมูลอย่างไร
ดนตรีในสมองตัวอย่างของปรากฏการณ์ที่สามารถตรวจสอบได้ด้วยวิธีการนี้ทำให้ Perkins หลงใหลตั้งแต่ช่วงแรกๆ ของการวิจัยของเขา: “นกฟินช์ม้าลายเป็นนกที่น่าทึ่ง โดยที่นกเพศผู้แต่ละตัวจะเรียนรู้เพลงที่เป็นเอกลักษณ์ โดยได้รับแรงบันดาลใจจากเพลงของครูสอนพิเศษของพวกมัน พ่อ)” เขาอธิบาย “จากนั้นพวกเขาก็สามารถผลิตเพลงนี้ด้วยความแม่นยำที่น่าทึ่งหลายร้อยหรือหลายพันครั้งต่อวันตลอดชีวิตที่เหลือของพวกเขา”
ความลึกลับของเพอร์กินส์กล่าวคือ “เซลล์ประสาทสามารถสร้างพฤติกรรมที่แม่นยำและมั่นคงนี้ได้ แม้ว่าพวกมันจะดังและไม่สอดคล้องกัน เช่นเดียวกับชีววิทยาส่วนใหญ่”
การทดลองก่อนหน้านี้โดยใช้การบันทึกด้วยแสงสำหรับพื้นผิวของสมอง และการผ่าตัดฝังอิเล็กโทรดที่ระดับความลึก แสดงให้เห็นว่ารูปแบบของกิจกรรมที่อยู่เบื้องหลังประสิทธิภาพเสียงของนกยังคงมีเสถียรภาพ แม้ว่าจำนวนของเซลล์ประสาทที่เข้าร่วมจะแตกต่างกันไป แม้ว่าจะมีรูปแบบคล้ายกับไมโครไฟเบอร์ออปติกแบบกระจายที่ใช้ในการวิจัยล่าสุด แต่อิเล็กโทรดลึกไม่สามารถติดตามกิจกรรมของเซลล์ประสาทแต่ละเซลล์ได้นานกว่าหนึ่งวัน
“การเชื่อมต่อทางไฟฟ้าและทางแสงทำให้เกิดการแลกเปลี่ยนที่แตกต่างกันมาก” เพอร์กินส์กล่าว “อิเล็กโทรสรีรวิทยามีความละเอียดของเวลาที่ดีกว่ามากและไม่ต้องการโปรตีนเรืองแสง แต่อิเล็กโทรดแทบจะไม่สามารถบันทึกจากเซลล์ใดเซลล์หนึ่งเป็นระยะเวลานาน การบันทึกด้วยแสงมีอายุการใช้งานยาวนานขึ้น ทำให้สามารถติดตามเซลล์ประสาทที่เฉพาะเจาะจงได้ในช่วงหลายวัน และความสามารถในการกำหนดเป้าหมายไปยังประชากรย่อยของระบบประสาทโดยเฉพาะ”
Credit : เกมส์ออนไลน์แนะนำ >>>สล็อตแตกง่าย
