20-кратное растяжение мозга позволило рассмотреть устройство синапсов

МЕНЮ


Новости ИИ
Поиск

ТЕМЫ


Big data
Беспилотные автомобили
БПЛА
генетические алгоритмы
Головной мозг
городские сумасшедшие
дополнительная реальность
ИИ проекты
интернет вещей
искусственный интеллект
ИТ-гиганты
квантовые компьютеры
кибербезопасность
Кластеризация
Машинное обучение
Методы научного исследования
наука и образование
нейронные процессоры
нейронные сети
Нейронные сети: искусственные
Нейронные сети: реализация
облачные вычисления
Поведение животных
Поисковые алгоритмы. Ранжирование
Психология
Работа памяти
Разработка ПО
распознавание образов
Распознавание речи
робототехника
Семинары
суперкомпьютеры
Теория эволюции
техническое зрение
Трансгуманизм
Угроза искусственного интеллекта
Чат-боты

АРХИВ


Апрель 2017
Март 2017
Февраль 2017
Январь 2017
Декабрь 2016
Ноябрь 2016
Октябрь 2016
Сентябрь 2016
Август 2016
Июль 2016
Июнь 2016
Май 2016
Апрель 2016
Март 2016
Февраль 2016
Январь 2016
0000

RSS


RSS новости
свиной грипп

Новостная лента форума ailab.ru

2017-04-18 18:41

нейронные сети

Американские ученые усовершенствовали методику микроскопии, основанную на физическом увеличении размеров образцов мозга. В нынешнем виде она позволяет визуализировать структуры, формирующие синапс, с помощью обычного светового микроскопа. Описание метода приводится в журнале Nature Methods.

Визуализация с помощью световой микроскопии ограничена дифракционным пределом до максимального разрешения приблизительно в 300 нанометров. Чтобы преодолеть это ограничение, сотрудники Массачусетского технологического института и Гарвардского университета недавно разработали методику микроскопии растяжения (expansion microscopy, ExM). Она состоит в том, что образец ткани мозга обрабатывают набором антител и флуоресцентных белков, помечающих интересующие ученых структуры, после чего этот образец пропитывают гелем из полиакриламида, фиксирующего положение меченых биомолекул, и механически гомогенизируют.

При погружении в воду гель равномерно увеличивается примерно в 4,5 раза от первоначального объема, зафиксированные в нем структуры также увеличиваются пропорционально. Это повышает разрешение световой микроскопии примерно до 60–70 (~300/4,5) нанометров. Тем не менее, для визуализации формирующих синапсы структур (например, шипиков дендритов — мест контакта с аксонами других нейронов) этого недостаточно.

Чтобы дополнительно повысить разрешающую способность метода, тот же научный коллектив предложил проводить подготовку образца в две стадии. Первая стадия выполняется так же, как оригинальная ExM с использованием полимеризующего гель состава, который впоследствии можно удалить. Вторая стадия проводится аналогично первой, только в ней в качестве исходного образца используется уже растянутый гель с мечеными молекулами, который перед повторным растяжением вымывают.

Полученный образец хорошо подходит для объемного сканирования световым микроскопом в силу своей прозрачности — он примерно на 99,99 процента состоит из воды и полимера.

Такая методика, получившая название микроскопии итеративного растяжения (iterative expansion microscopy, iExM), позволяет увеличить образец еще примерно в 4,5 раза, что соответствует приблизительно 20-кратному растяжению от первоначального объема. Благодаря этому разрешающая способность световой микроскопии позволяет рассматривать структуры с изначальным размером около 25 нанометров.

В эксперименте метод iExM позволил визуализировать и провести трехмерную реконструкцию устройства синапсов и ветвления дендритов нейронов различных структур мышиного мозга (в частности, гиппокампа и бледного шара) и проследить за отдельными нейронными цепями в них, для чего у обычной световой микроскопии и ExM недостаточно разрешения.

Методики изучения нервной ткани постоянно совершенствуются. Так, например, нейробиологи научились искусственно создавать нейронные ансамбли, печатать аналоги мозговой ткани на 3D-принтере, восстанавливать утраченные нейрональные связи светом и сохранять их при заморозке образцов, а также наблюдать за эпигенетической регуляцией работы мозга в реальном времени.

Трехмерное моделирование коннектома во фрагменте крысиного гиппокампа позволило пересмотреть классификацию синапсов и дать новую оценку информационной емкости мозга — по мнению ученых, она превышает петабайт, что примерно соответствует объему всей информации в интернете.

Также современные методики визуализации и работы с данными позволили исследователям построить полную модель коннектома дрозофилы и создать атлас человеческого мозга с микронным разрешением.

https://www.youtube.com/watch?v=0v2iYe2LIRY


Источник: vk.com