Tín dụng: CC0 Public Domain
Một thế hệ mới của đầu dò ghi thu nhỏ có thể theo dõi các tế bào thần kinh tương tự bên trong não chuột nhỏ trong nhiều tuần — và thậm chí cả tháng.
Các công cụ mới được xây dựng dựa trên sự thành công của các đầu dò Neuropixels ban đầu được phát hành vào năm 2017 và hiện được sử dụng trong hơn 400 phòng thí nghiệm. Neuropixels 2.0 nhỏ hơn nhiều – kích thước chỉ bằng một phần ba so với người tiền nhiệm của chúng. Chúng được thiết kế để ghi lại hoạt động điện từ nhiều riêng lẻ tế bào thần kinh và có khả năng duy nhất để theo dõi hoạt động này trong khoảng thời gian dài. Điều đó khiến chúng trở nên đặc biệt hữu ích trong việc nghiên cứu các hiện tượng dài hạn như học tập và trí nhớ ở động vật nhỏ Theo Tim Harris, một thành viên cấp cao tại Cơ sở Nghiên cứu Janelia của HHMI, người đứng đầu dự án,như chuột. Harris và các đồng nghiệp của ông mô tả sự tiến bộ trong một bài báo đăng trực tuyến ngày 15 tháng 4 trên tạp chí Science.
Harris cho biết, những tiến bộ của Neuropixels 2.0 đến từ một số cải tiến quan trọng. Các nhà khoa học và kỹ sư Janelia đã phát triển những cách mới để xử lý dữ liệu. Những thay đổi chiến lược đối với cách bố trí của các tàu thăm dò đã giúp chúng phù hợp hơn với các nhiệm vụ nhất định. Và các kỹ sư tại imec, trung tâm điện tử nano phi lợi nhuận chuyên sản xuất các đầu dò, đã sử dụng công nghệ độc quyền của imec để thiết kế, phát triển và chế tạođầu dò.
“Nền tảng độc đáo này cho phép chúng tôi thiết kế một tàu thăm dò nhỏ với mật độ điểm ghi âm cao và độ ổn định lâu dài,” Barun Dutta, Nhà khoa học trưởng tại imec, cho biết.
Theo Harris, việc theo dõi cùng một tế bào thần kinh theo thời gian là một thách thức không ngừng, bởi vì não bộ chuyển động một chút bất cứ khi nào động vật di chuyển. Mỗi đầu dò Neuropixels chứa nhiều vị trí ghi — các điểm thu nhận tín hiệu thần kinh. Phiên bản mới nhất có nhiều trang web này hơn và chúng được đặt gần nhau hơn. Giống như bố trí nhiều micrô xung quanh một căn phòng đông người, thay đổi thiết kế khiến nhiều khả năng nếu một tế bào thần kinh hoạt động ngoài tầm với của một địa điểm ghi âm, nó vẫn sẽ được thu nhận bởi một địa điểm lân cận. Anna Lebedeva, một sinh viên trong phòng thí nghiệm của Matteo Carandini tại Đại học College London, đã thu thập dữ liệu cho thấy hiệu ứng này. Và trưởng nhóm Janelia Marius Pachitariu đã phát triển phần mềm để theo dõi các tế bào thần kinh.
Trong khi các đầu dò Neuropixels ban đầu chỉ có một mảnh kim loại hẹp đi vào não, phiên bản mới có bốn mảnh. Điều đó có nghĩa là các vị trí ghi âm được phân bố trên một khu vực rộng hơn, cho phép ghi âm hiệu quả hơn ở nhiều vùng não quan trọng, đặc biệt là các lớp mỏng bên trong não.
Đầu dò Neuropixels 2.0 (dưới cùng) nhỏ hơn thế hệ đầu tiên (trên) và có thể theo dõi hoạt động thần kinh trong nhiều tuần. Credit: IMEC
Trong các thí nghiệm ở chuột, nhóm nghiên cứu nhận thấy họ có thể sử dụng hai đầu dò để nhận tín hiệu điện từ hơn 6.000 trang web khác nhau, nói tác giả đầu tiên Nick Steinmetz, một nhà nghiên cứu tại UCL và Đại học Washington.
Các nguyên mẫu của phiên bản mới nhất hiện đang được thử nghiệm bởi các nhà khoa học thần kinh trong các phòng thí nghiệm trên toàn thế giới và được tinh chỉnh và tinh chỉnh để đáp ứng với trải nghiệm của người dùng. Harris và các đồng nghiệp của ông hy vọng rằng sản phẩm sẽ sẵn sàng để phân phối rộng rãi vào khoảng năm 2022.
(Nguồn Medicalexpress.com)