Mikroskop Baharu MIT Mampu Merakam Aktiviti Elektrik Seluruh Otak pada Skala Milisaat

"Pengimejan kalsium mikroendoskopik tidak mengukur pembakaran; ia mengukur perubahan dalam pendarfluor," nota satu ulasan 2026. Jangka masa kemasukan kalsium, pembersihan, dan kinetik penderia pendarfluor adalah "jauh lebih perlahan daripada dinamik milisaat potensi tindakan" . Akibatnya, pengimejan kalsium secara sistematik terlepas masa tepat pancang individu .

Pengimejan voltan, sebaliknya, secara langsung mengukur potensi membran menggunakan penunjuk voltan yang dikodkan secara genetik (GEVI) . Ini memberikan bacaan optik langsung bagi aktiviti elektrik itu sendiri — bukan gema kimia yang tertangguh — dengan ketepatan milisaat yang diperlukan untuk mengesan potensi tindakan .

Bagaimana rsLSM Mencapai Kelajuannya

Pasukan MIT mereka bentuk rsLSM di sekitar dua inovasi utama untuk mencapai liputan seluruh otak pada kira-kira 200 Hz (200.8 Hz dalam versi tesis sistem) .

Pertama, mikroskop menggunakan pemfokusan jauh dan bukannya menggerakkan sampel. Helaian cahaya yang diimbas dengan pantas dihantar ke satah berbeza melalui isipadu otak tanpa pergerakan mekanikal, membolehkan sapuan isipadu yang jauh lebih pantas .

Kedua, sistem kamera dwi-ultra pantas menangkap pendarfluor daripada GEVI pada kadar yang diperlukan untuk menyelesaikan potensi tindakan individu . Gabungan ini membolehkan sistem mengimbas isipadu penuh otak ikan zebra larva ~900 × 370 × 200 µm pada kadar yang tidak dapat dicapai oleh mikroskop helaian cahaya sebelumnya .

Apa yang Didedahkan Sistem pada Ikan Zebra Larva

Dengan rsLSM, penyelidik mengukur voltan kira-kira satu perempat hingga satu pertiga daripada semua neuron yang diedarkan di seluruh otak ikan zebra larva . Mereka memerhatikan bahawa "neuron yang menyala pada masa yang berbeza semasa urutan terletak di lokasi yang berbeza di dalam otak," mendedahkan dinamik populasi skala milisaat yang memacu tingkah laku semula jadi .

Tahap perincian temporal dan spatial ini — memerhatikan potensi tindakan merebak merentas otak dalam masa nyata — sebelum ini tidak dapat diakses dengan pengimejan kalsium dalam mana-mana persediaan seluruh otak . Kerja ini membuka tingkap kepada bagaimana litar teragih menyelaras tingkah laku pantas seperti tindak balas melarikan diri dan berenang .

Ke Mana Teknologi Ini Seterusnya

Kesan segera rsLSM adalah membolehkan penyelidik bertanya bagaimana dinamik populasi neural skala milisaat memacu tingkah laku semula jadi — soalan yang tidak dapat dijawab oleh pengimejan kalsium . Kerja masa depan dijangka melanjutkan pengimejan voltan kepada organisma model yang lebih besar dan lebih kompleks dan menggabungkan teknik ini dengan gangguan optogenetik, membolehkan saintis membaca dan menulis aktiviti neural dengan ketepatan tinggi .