Un nuevo microscopio rompe un antiguo límite de velocidad, Grabar imágenes de la actividad cerebral 15 veces más rápido de lo que los científicos creían posible. Recopila datos lo suficientemente rápido como para registrar los picos de voltaje de las neuronas y la liberación de mensajeros químicos en áreas extensas. monitorear cientos de sinapsis simultáneamente:un gran salto para la poderosa técnica de imágenes llamada microscopía de dos fotones.

El truco no radica en doblar las leyes de la física, pero al usar el conocimiento sobre una muestra para comprimir la misma información en menos mediciones. Los científicos del campus de investigación Janelia del Instituto Médico Howard Hughes han utilizado el nuevo microscopio para observar los patrones de liberación de neurotransmisores en las neuronas del ratón. informan el 29 de julio en Métodos de la naturaleza . Hasta ahora, Ha sido imposible capturar estos patrones de escala de tiempo de milisegundos en el cerebro de los animales vivos.

Los científicos utilizan imágenes de dos fotones para mirar dentro de muestras opacas, como cerebros vivos, que son impenetrables con microscopía de luz regular. Estos microscopios utilizan un láser para excitar moléculas fluorescentes y luego medir la luz emitida. En la microscopía clásica de dos fotones, cada medición toma unos pocos nanosegundos; hacer un video requiere tomar medidas para cada píxel de la imagen en cada cuadro.

Ese, En teoria, limita la rapidez con la que se puede capturar una imagen, dice el autor principal del estudio, Kaspar Podgorski, un compañero en Janelia. "Uno pensaría que ese sería un límite fundamental:el número de píxeles multiplicado por el tiempo mínimo por píxel, ", dice." Pero hemos roto este límite al comprimir las medidas ". Anteriormente, ese tipo de velocidad solo se puede lograr en áreas diminutas.

La nueva herramienta:microscopía de proyección angular de línea escaneada, o SLAP:hace que la parte de recopilación de datos, que requiere mucho tiempo, sea más eficiente de varias maneras. Comprime varios píxeles en una sola medición y escanea solo píxeles en áreas de interés, gracias a un dispositivo que puede controlar qué partes de la imagen están iluminadas. Una imagen de alta resolución de la muestra, capturado antes de que comience la imagen de dos fotones, guía el alcance y permite a los científicos descomprimir los datos para crear videos detallados.

Al igual que un escáner CT, que construye una imagen escaneando a un paciente desde diferentes ángulos, SLAP barre un haz de luz a través de una muestra a lo largo de cuatro planos diferentes. En lugar de registrar cada píxel en la trayectoria del haz como un punto de datos individual, el osciloscopio comprime los puntos de esa línea en un solo número. Luego, Los programas de computadora descifran las líneas de píxeles para obtener datos para cada punto de la muestra, algo así como resolver un Sudoku gigante.

En el tiempo que le toma a SLAP escanear toda la muestra, un osciloscopio tradicional píxel a píxel cubriría solo una pequeña fracción de una imagen. Esta velocidad permitió al equipo de Podgorski observar en detalle cómo el glutamato, un neurotransmisor importante, se libera en diferentes partes de las neuronas del ratón. En la corteza visual del ratón, por ejemplo, identificaron regiones en las dendritas de las neuronas donde muchas sinapsis parecen estar activas al mismo tiempo. Y rastrearon patrones de actividad neuronal que migraban a través de la corteza del ratón cuando un objeto se movía a través de su campo visual.

El objetivo final de Podgorski es obtener imágenes de todas las señales que llegan a una sola neurona, para comprender cómo las neuronas transforman las señales entrantes en señales salientes. Este alcance actual es "solo un paso en el camino, pero ya estamos construyendo una segunda generación. Una vez que lo tengamos, ya no estaremos limitados por el microscopio, " él dice.

Su equipo está mejorando los escáneres del osciloscopio para aumentar su velocidad. También están buscando formas de rastrear otros neurotransmisores para poder aprovechar al máximo la sinfonía de la comunicación neuronal.