Ученые предлагают устройство для эффективного изучения мозга

Дата публикации: 16 марта 2021

Исследователи создают новое устройство для автоматического сбора мозговой ткани для анализа, что может усовершенствовать наши знания о мозге, - пишет eurekalert.orgсо ссылкой на IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica.

В мозге миллиарды нейронов связываются друг с другом, обмениваясь информацией, сохраняя воспоминания, реагируя на опасность и многое другое. Но пока ученые знают слишком мало о мозге, поэтому разрабатываются новые методы его изучения.

«Конечной целью этого исследования является дальнейшее повышение скорости и качества 3D-реконструкции нейронных связей мозга, - сказал автор Лонг Ченг, профессор Государственной ключевой лаборатории управления и контроля сложных систем Института автоматизации (Китай). Академия наук.

В настоящее время исследователи делают тонкие серийные срезы биопсированных тканей мозга или образцов тканей животных - меньше ширины человеческого волоса - с помощью режущего инструмента, называемого микротомом. Ткань плавает в воде, из которой исследователи собирают срезы и помещают их на кремниевую пластину для визуализации с помощью электронного микроскопа. После того, как изображения сделаны, они преобразуются в цифровую форму в 3D-модель.

«Ручной сбор срезов мозга требует от операторов очень высокой профессиональной грамотности, а также требует значительных затрат времени и энергии, - сказал Ченг. - Естественный способ преодолеть это ограничение - использовать метод автоматизации с использованием робота для повышения эффективности сбора».

Исследователи разработали круглую силиконовую пластину, которая вращается как часть микротома. Когда секции мозга разрезаются, вращательное движение перемещает воду так, чтобы секции автоматически прилипали к пластине. Устройство, называемое автоматизированным ультрамикротомом на кремниевых подложках (ASUM), управляется автоматизированной системой, которая обнаруживает срезы мозга на поверхности воды для повышения эффективности сбора, увеличивая количество срезов, которые может удерживать каждая пластина.

«Предлагаемый ASUM может снизить требования к навыкам сбора оператора, и операции, которые оператор должен выполнить, менее требовательны, чем использование существующих вспомогательных устройств, - сказал Ченг. - Это также обеспечивает качество электронной микроскопии срезов мозга без громоздких операций постобработки».

Однако, по словам Ченга, это не полностью автоматизированная система, поскольку устройство не может автоматически заменять кремниевую пластину. Затем исследователи планируют представить устройство для автоматической замены кремниевых пластин, включающее усовершенствованную систему управления.

«Понимание структуры нейронных связей в головном мозге помогает исследовать рабочий механизм человеческого мозга, чтобы способствовать диагностике и лечению заболеваний мозга и развитию интеллектуальных систем, подобных мозгу, - сказал Ченг. - Наша конечная цель - проверить, можно ли улучшить качество и эффективность реконструкции нейронной сети мозга с помощью разработанного автоматического устройства сбора данных».

Поделиться: