Роботы помогают изучать человеческий мозг
Электрофизиология цельной ячеистой фиксации или цельная запись (ЭЦЯФ), является основным стандартом для понимания работы нейронов в различных уровнях нагрузки мозга, таких как стресс или познание.
Эта технология была опробована на млекопитающих в 1970-х годах. Методология позволяет исследователям понять принципы работы мозга и нарушения его работы, такие, например, как болезнь Альцгеймера. Суть заключается в исследовании работы единичных нейронов в мозге животного для понимания целой картины его функциональности как отдельного органа. Собранная информация обрабатывается для понимания роли электричества в работы человеческого мозга.
Сложность реализации ЭЦЯФ заключается в строгом критерии к размеру оборудования и малых размеров задействованных ячеек. Методика также требует возможности точной пространственной настройки оборудования и точной фиксации электрических токов измерительными приборами. Поэтому эта технология доступна лишь малому количество специализированных лабораторий по всему миру.
Первопроходцами в новаторском подходе выступила группа учёных во главе с Симоном Шуллером и доктором наук Лукой Анекиным в государственном колледже Великобритании, которая разработала конструктор роботов и программное обеспечение, которое может направлять миниатюрные измерительные приборы, называемые микроклизмами, на выбранные нейроны в нервной ткани живых крыс и записывать электро токи, без помощи хирурга.
Профессор Шуллер заявил, что для понимания мозга как цельной системы, нам нужно знать, как устроена передача информации между нейронами. Нейроны являются сложными структурами, использующие сигналы атомарного уровня для обмена информацией. Поведение нейронов сильно зависит от того, являются ли они нормальными или поврежденными. Технология ЭЦЯФ является средством мониторинга клеток мозга и их коммуникации.
Структуры невидимые невооруженному взгляду человека требуют достаточно точных методик их измерения. Нам удавалось проводить подобные опыты и ранее, но теперь мы смогли научить роботов конструкторов видеть нейрон и делать нашу работу лучше. Это значит, что ЭЦЯФ может быть проводиться чаще и в больших масштабах при изучении болезней мозга.
Традиционный способ изучения нейронов проводится учёными, помечающими объект светоотражающим белком с помощью направления руки робота. Это делается путём отправки электро импульсов в мозг через клизму, наполненную электролитом. Импульсы поступают в мозг пока клизма находится возле нейрона, который создаёт блок сигнала, который говорит человеку или оператору робота конструктора остановить движение микроклизмы.
В этот момент микроклизма робота сжимается вокруг клетки проникая через её мембрану за счёт давления. Тогда возникает передача любых магнитных сигналов от нейрона через микроклизму по проводам на диагностическое оборудование оператора.
Новый метод, изложенный в статье профессора Шуллера из имперского отдела биотехнологий и его коллег наглядно представляет как робот может делать работу самостоятельно без какого либо вмешательства человека.
Команда провела сравнение их подхода с традиционным и выяснила, что робот конструктор оказался быстрее и точнее, чем реальные люди. Выводы и достижения были опубликованы в журнале Нейрон.
Автоматизация может означать, что это технологию можно использовать гораздо шире по всему миру и даже в лабораториях, не имеющих опыта данного подхода.
