Як вчені знайшли спосіб фіксувати невидимі нейронні зв’язки?

Мозок – це справжній супершосе, де кожен сигнал подібний до автомобіля, що рухається між різними пунктами призначення. Як повідомляє IZ з посиланням на SciTechDaily, науковці з Гарварду зуміли прокласти детальну карту цього руху, використовуючи спеціальний кремнієвий чип. За допомогою унікальної технології їм вдалося відстежити 70 000 синаптичних зв’язків між нейронами щурів, що набагато перевищує можливості попередніх методів. Це відкриває двері до революційного розуміння того, як працює мозок і як саме формуються його мережі. Якщо раніше дослідники могли бачити лише статичні зображення нейронів, то тепер вони можуть аналізувати сам процес передачі сигналів і навіть визначати, які зв’язки сильніші, а які слабші.

Технологія, яку використовували науковці, базується на чипі з мікроотворами, що дозволяють записувати внутрішні сигнали нейронів у масовому масштабі. Це величезний прорив, адже раніше для такого аналізу доводилося застосовувати складні методи електронної мікроскопії або традиційний піпетковий запис, які давали змогу працювати лише з одиничними клітинами. Тепер же дослідники можуть вивчати взаємодію відразу тисяч нейронів та будувати складні нейронні карти, що показують, як формується мислення, пам’ять та когнітивні функції. Цей метод не є першою спробою Гарвардських науковців удосконалити способи запису нейронних сигналів. У 2020 році вони створили пристрій на основі вертикальних наноголок, які могли проникати в нейрони та фіксувати їхні внутрішні сигнали. Однак навіть ця технологія дозволяла зафіксувати лише кілька сотень синаптичних зв’язків.

Тепер же, завдяки новому масиву мікроелектродів, вдалося збільшити цей показник у сотні разів, що зробило можливим аналіз складних мереж, які контролюють когнітивні процеси. Ще одним важливим аспектом нової розробки є її доступність і простота виробництва. Раніше такі експерименти потребували надзвичайно дорогого обладнання та складних технологій, але тепер дослідники розробили метод, що може використовуватися значно ширше. Вже зараз науковці планують вдосконалити цю технологію та застосувати її для вивчення нейронних мереж безпосередньо в живому мозку. Це може допомогти у виявленні проблем із когнітивними функціями на ранніх стадіях та навіть у створенні нових методів лікування хвороби Альцгеймера, Паркінсона та інших нейродегенеративних захворювань.

Нагадаємо, раніше ми писали про те, як працює AI-дослідження і чому воно ще не замінить експертів.