蛍光タンパク質を使用して遺伝子組み換え生物のニューロンの活動を視覚化することはすでに可能ですが、これまでの方法では、単一ニューロンの精度で大規模な神経ネットワークの活動を同時に記録することはできませんでした。 「しかし、感覚刺激を処理したり、一連の動作を計画したりする脳の驚くべきパフォーマンスがどのようにして起こるのかを理解するには、まさにこの可能性が必要です」とヴァジリ氏は説明する。
研究者の新しいシステムは、ハードウェアとソフトウェアの強力な組み合わせに基づいており、コインサイズのキャリアに搭載された 1 万個のマイクロレンズを使用して画像がキャプチャされます。研究者らは、単一の画像内でオブジェクトをさまざまな角度から画像化していると説明しています。次に、コンピューター アルゴリズムがこの角度情報を使用して、物体の詳細な構造の空間位置を決定します。 「以前は空間オブジェクトを点ごとにスキャンする必要がありましたが、現在では複数の平面でスキャンする必要はありません」と共著者の Robert Prevedel 氏は説明します。 「機械的なスキャンを行わなくても、部屋全体を単一の画像でキャプチャできます。以前の方法と比較して、最大 1,000 倍のボリュームで 10 倍の速さで変更を記録できます。」
魚の匂いがすると…
研究者らはすでに、そのシステムの性能を見事に文書化している。彼らは、線虫種の回虫の脳の活動を詳細に記録することができ、筋肉につながる神経接続のプロセスも記録することができた。しかし、彼らはまた、高等生物であるゼブラフィッシュにおけるこの技術の可能性も示しました。線虫の神経系には 100,000 個のニューロンが含まれていますが、線虫には 300 個しかありません。研究者らは実験で、魚の仔魚の嗅覚器官にある約 500 個の神経細胞を、これらの動物にとって非常に不快な香りである発酵した魚のスープで刺激しました。同時に、彼らは脳の全体的な活動を記録しました。新しいシステムによる記録により、脳内の 5,000 個の神経細胞が嗅覚器官からの神経信号を受信したことが明らかになりました。
「線虫と比べて、ゼブラフィッシュの状態は人間の状態に似ていることがわかります」とヴァジリ氏は言う。 「したがって、私たちは、私たちの方法を使って、脳がどのように情報を表し、それを処理して意思決定を行うのかをいつか理解したいと考えています。 「最終的には、脳が使用するアルゴリズムを追跡したいと考えています」と脳研究者は言います。
