Инженеры разработали двухграммовый микроскоп, который может исследовать мозг мыши в режиме реального времени. Исследователи из Института нейробиологии поведения Общества Макса Планка разработали миниатюрный микроскоп. Он устанавливается на голову мыши и анализирует активность нейронов во всех слоях головного мозга.

Чтобы понять, как формируется сложно поведение, необходимо проводить наблюдения в естественных условиях, объясняют ученые. Новое устройство работает дистанционно, не мешает свободному перемещению животных и может анализировать активность мозга в процессе взаимодействия с окружающей средой.

Устройство представляет собой трехфотонный налобный микроскоп. Оно весит всего два грамма и при этом регистрирует активность нейронов с разрешением одной клетки во всех слоях коры головного мозга. Поскольку фокусировка управляется дистанционно, поведение животного во время измерений не изменяется. В отличие от аналогов устройство может работать в освещенных условиях, а модульная конструкция микроскопа обеспечивает возможность функциональной визуализации с высоким разрешением тел нейронов вплоть до их отростков, дендритов.

Схема и модель микроскопа и данные наблюдений. Изображение: Alexandr Klioutchnikov et al., Nature Methods

Чтобы проверить работу устройства, исследователи провели измерения в четвертом и шестом глубоких слоях коры головного мозга мышей. Во время эксперимента подопытные животные свободно исследовали пространство. Ученые обнаружили, что нервные клетки в разных слоях модулируются по-разному, в зависимости от того, насколько яркой или темной была окружающая среда.

Это огромный шаг для анализа мозговой активности глубоко в коре головного мозга, в то время как животное демонстрирует естественное визуально управляемое поведение, – Джейсон Керр, глава отдела организации мозга и поведения Института нейробиологии поведения Общества Макса Планка.