Два високоскоростни електронни микроскопа. 7062 филийки мозък. 21 милиона изображения. За първи път вече можем да проследим мозъка на мухата до наномащаба благодарение на учени от изследователския кампус Janelia в Медицинския институт Howard Hughes

изображения

Наномащабна

Работата изисква сътрудничеството на десетки невролози на Джанелия, машинни инженери и разработчици на софтуер, както и инженерни консултанти и учени от университета Джон Хопкинс и лабораторията за молекулярна биология на MRC.

С тази огромна операция с визуални данни, изследователите сега са проследили пътищата на невроните (цветни нишки), които се простират до „тялото на гъбичките“, регион, участващ в паметта и ученето.

Въпреки размера си, приблизително с размерите на маково семе, мозъкът на плодовата муха съдържа около 100 000 неврони (хората имат 100 милиарда). И никога не е изобразен целият мозък на муха при тази резолюция, която ви позволява да видите връзките между невроните. Това ниво на детайлност е ключово за картографиране на мозъчните вериги - прецизните мрежи от невронни връзки, които са в основата на поведението на конкретни мухи.

Всеки неврон се разклонява в поредица от фини проводници, които докосват жиците на други неврони. Невроните комуникират помежду си чрез тези контактни точки или синапси, образувайки гъста мрежа от комуникационни вериги. Учените могат да видят тези жици и синапси с техника за изобразяване, наречена електронна микроскопия с трансмисионно сечение.

За да се постигне това, в мозъка на мухата първо се добавят тежки метали. Тези метали се натрупват в клетъчните мембрани и синапси, като в крайна сметка маркират контурите на всеки неврон и неговите връзки. След това изследователите удрят мозъчните резени с лъч от електрони, който преминава през всичко, освен метално заредените части.

Но вземането на 21 милиона изображения ще бъде много бавно, ще отнеме десетилетия. Екипът обаче разработи нови инструменти за ускоряване на процеса, като използва високоскоростни камери и две персонализирани системи за бързо преместване на тъканни проби на стъпки от осем микрона., което им позволява бързо да заснемат изображения на съседни области.

Те успяха да изобразят цял ​​мозъчен разрез за по-малко от седем минути, пет пъти по-бързо от предишния масив от фотоапарат с високопроизводителен електронен микроскоп TEMCA1 Те също се възползваха от персонализиран роботизиран товарач, вграден в Janelia, който автоматично събира и поставя проби.

Сега, повече от 20 лабораторни групи изследват новия набор от данни, проследяват невроните и очертават мозъчните вериги.