Создан крошечный микроскоп для изучения живого мозга

Исследователи Калифорнийского университета Дэвис создали инновационное устройство визуализации DeepInMiniscope, позволяющее наблюдать нейронную активность мозга мышей в реальном времени с высоким разрешением. Устройство представляет собой безлинзовую камеру, использующую тонкую маску со 100+ миниатюрными линзами, каждая из которых фиксирует изображение под уникальным углом.

Под руководством профессора Вэйцзяня Янга команда разработала технологию, преодолевающую ограничения традиционных систем визуализации. В отличие от предыдущих устройств, DeepInMiniscope эффективно работает с мелкими биологическими структурами даже в условиях рассеивания света в тканях.

Ключевой компонент системы — специализированная нейронная сеть, объединяющая итеративную оптимизацию с глубоким обучением. Алгоритм мгновенно обрабатывает данные со всех линз, создавая детальное трехмерное изображение нейронной активности. По словам Фэна Тяня, первого автора исследования, алгоритм требует минимального объема обучающих данных, но обеспечивает высокую точность и скорость обработки крупномасштабных наборов.

Текущая версия устройства позволяет наблюдать взаимосвязь между нейронной активностью и поведением с беспрецедентной точностью. Профессор Янг планирует дальнейшую миниатюризацию устройства до размера 2 квадратных сантиметров и разработку беспроводной версии, что позволит отслеживать активность мозга у свободно передвигающихся мышей.

Технология открывает новые возможности для понимания функций мозга, механизмов восприятия, познания и поведения. В перспективе эти исследования могут способствовать разработке новых терапевтических подходов к лечению неврологических заболеваний.