Миниатюрный микроскоп для управления нейронами: разработка инженеров Колорадо, вес прибора, принцип работы

Инженеры из Университета Колорадо в Боулдере вместе с коллегами создали миниатюрный микроскоп, который позволяет ученым не только наблюдать за работой отдельных нейронов, но и управлять ими во время движения животных. Результаты исследования опубликованы в журнале Optica.

Новый прибор под названием Opto2P-FCM весит всего около 5 граммов, но сочетает в себе две мощные функции: высокоточную визуализацию глубоких слоев мозга и точечную световую стимуляцию конкретных нейронов. В отличие от предыдущих моделей, которые часто жертвовали качеством картинки ради мобильности или могли только наблюдать, эта система позволяет одновременно видеть активность клеток и управлять ею.

«Возможность продемонстрировать современный прибор как для считывания, так и для фотостимуляции нейронов — это потрясающе. Это может привести к будущим прорывам в лечении неврологических заболеваний», — отметила профессор электротехники Джульет Гопинат.

Вес микроскопа сравним с весом листа бумаги. Каждый оптический элемент был выверен с микронной точностью. Для выравнивания линз потребовалось тщательное механическое проектирование и множество итераций печати.

Десятилетиями двухфотонная микроскопия была золотым стандартом в нейробиологии, но она требовала полной неподвижности объекта. Миниатюрные камеры позволили изучать движущихся животных, но страдали либо низким разрешением, либо отсутствием возможности стимуляции. Новая двухканальная конструкция решает эту проблему, разделяя потоки света: один канал отвечает за получение четкого изображения высокого разрешения, а второй направляет стимулирующий луч точно в цель без помех для визуализации.

Технология открывает новые горизонты для изучения расстройств, вызванных нарушением работы мозговых цепей, таких как болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона и эпилепсия. «Для понимания работы мозга недостаточно просто наблюдать за активностью нейронов. Нам необходима возможность избирательно активировать определенные клетки и наблюдать за реакцией всей сети», — подчеркнула руководитель проекта Эмили Гибсон.

Сейчас команда работает над тем, чтобы сделать устройство еще меньше, легче и быстрее, расширяя поле зрения для будущих экспериментов.

Ранее Hi-Tech Mail составил топ-10 лучших микроскопов для дома в 2026 году.