Le microscope rsLSM du MIT enregistre l'activité électrique du cerveau entier à l'échelle de la milliseconde

« L'imagerie calcique microendoscopique ne mesure pas la décharge ; elle mesure les changements de fluorescence », note un commentaire de 2026. L'évolution temporelle de l'entrée du calcium, de son élimination et de la cinétique du capteur fluorescent est « bien plus lente que la dynamique milliseconde des potentiels d'action » . Par conséquent, l'imagerie calcique rate systématiquement la synchronisation précise des pointes individuelles .

L'imagerie de tension, en revanche, mesure directement le potentiel de membrane à l'aide d'indicateurs de tension génétiquement codés (GEVI) . Cela donne une lecture optique directe de l'activité électrique elle-même — et non un écho chimique retardé — avec la précision milliseconde nécessaire pour suivre les potentiels d'action .

Comment le rsLSM atteint sa vitesse

L'équipe du MIT a conçu le rsLSM autour de deux innovations clés pour couvrir l'ensemble du cerveau à environ 200 Hz (200,8 Hz dans la version thèse du système) .

Premièrement, le microscope utilise un refocusing distant plutôt que de déplacer l'échantillon. Un feuillet lumineux à balayage rapide est délivré à différents plans dans le volume cérébral sans mouvement mécanique, permettant des balayages volumétriques beaucoup plus rapides .

Deuxièmement, un système à double caméra ultrarapide capture la fluorescence des GEVI à la cadence nécessaire pour résoudre les potentiels d'action individuels . La combinaison permet au système de balayer l'ensemble du volume du cerveau de la larve de poisson-zèbre (environ 900 × 370 × 200 µm) à des cadences que les microscopes à feuillet lumineux antérieurs ne pouvaient pas atteindre .

Ce que le système a révélé chez la larve de poisson-zèbre

Avec le rsLSM, les chercheurs ont mesuré la tension d'environ un quart à un tiers de tous les neurones répartis dans tout le cerveau de la larve de poisson-zèbre . Ils ont observé que « les neurones qui déchargeaient à différents moments au cours d'une séquence étaient situés à différents endroits du cerveau », révélant des dynamiques de population à l'échelle de la milliseconde qui sous-tendent le comportement naturel .

Ce niveau de détail temporel et spatial — observer les potentiels d'action se propager dans le cerveau en temps réel — était auparavant inaccessible avec l'imagerie calcique dans toute préparation de cerveau entier . Ces travaux ouvrent une fenêtre sur la manière dont les circuits distribués coordonnent des comportements rapides tels que les réponses d'évitement et la nage .

Où la technologie se dirige ensuite

L'impact immédiat du rsLSM est de permettre aux chercheurs de se demander comment les dynamiques neuronales de population à l'échelle de la milliseconde sous-tendent les comportements naturels — des questions que l'imagerie calcique ne pouvait tout simplement pas aborder . Les travaux futurs devraient étendre l'imagerie de tension à des organismes modèles plus grands et plus complexes et combiner la technique avec des perturbations optogénétiques, permettant aux scientifiques de lire et d'écrire l'activité neuronale avec une grande précision .