Une miniature implantable microscope permet aux chercheurs de suivre l’activité du cerveau de souris en temps réel, comme les animaux de fourrage pour l’alimentation ou de naviguer dans un labyrinthe. C’est comme une petite GoPro pour le cerveau des rongeurs.
Surnommé le nVista système, c’est le fruit de l’imagination de la Marque Schnitzer, professeur de biologie et de physique appliquée à l’Université de Stanford, qui a co-fondé une start-up appelée Inscopix de marché de l’appareil. Il y a actuellement plus de 200 systèmes utilisés dans plus de 100 laboratoires à travers le monde, et ce nombre est toujours croissant.
Il y a plusieurs imagerie cérébrale, de technologies pour l’enregistrement de l’activité cérébrale, généralement par l’insertion des électrodes directement dans le cerveau et l’enregistrement des groupes de neurones. Mais le cerveau des mammifères a 100 milliards de neurones, et de telles techniques permettent seulement d’imagerie entre 20 et 50 cellules. Schnitzer la compare à aller au cinéma et à essayer de comprendre l’ensemble de la parcelle en regardant juste quelques pixels. “Nous sommes probablement en manque d’énormes morceaux du casse-tête,” il a dit Gizmodo. “Nous ne sommes pas de sens de l’action collective—ce que j’aime appeler l’orchestre d’action.”
Imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (irmf) et la tomographie TEP sont d’autres outils couramment utilisés pour avoir une idée de ce qui se passe dans le cerveau en temps réel, mais emploient des mesures indirectes. Plus précisément, augmente dans le sang les niveaux d’oxygène sont utilisés pour déduire les régions du cerveau montrant une augmentation de l’activité. “Imaginez que vous essayez de déchiffrer ce que votre carte mère d’ordinateur est de le faire en utilisant les données provenant de la chaleur de la caméra”, a déclaré Schnitzer. “Vous remarquerez peut-être que la carte mère est de donner plus de chaleur, mais il ne va pas forcément vous obtenir que beaucoup plus près de déchiffrer ce que les transistors sont en train de faire, ou comment l’information circule.”
C’est là que le nVsita système. C’est une miniature microscope, juste un pouce de long, qui est monté directement sur la tête d’une souris adulte, avec une cellule de l’appareil photo du téléphone (un mini-capteur d’image CMOS) et une source de lumière. Il est maintenant pratique courante consiste à modifier génétiquement un type particulier de neurones chez la souris à la lumière (fluorescence) en réponse à l’augmentation de l’activité du cerveau. Que de fluorescence devient plus brillante, plus ces neurones sont actifs, et cette lumière est captée par le mini-microscope et enregistrées par la caméra.
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Le nVista est assez léger (à peu près le poids de quatre boules de coton) que l’animal peut aller sur son entreprise, tout naturellement, tout en permettant aux chercheurs de surveiller l’activité du cerveau en temps réel. Il peut suivre jusqu’à 1000 neurones simultanément.
“Si nous commençons à obtenir un look à l’collective d’orchestre d’action, ce qu’est une grande assemblée de cellules sont faites dans le contexte d’un comportement naturel”, a déclaré Schnitzer. “Il existe des formes de l’activité neuronale qui vous aura tout simplement pas de voir si l’animal n’est pas se comporter de cette manière spécifique. Par exemple, si vous êtes intéressés à étudier le moteur des circuits du cerveau, le moteur circuits de montrer les différentes formes de l’activité lorsque l’animal est réellement en mouvement que lorsqu’il n’est pas en mouvement.”
Un chercheur qui a trouvé l’utilité du système est Garrret Stuber, un neuroscientifique à l’Université de Caroline du Nord, Chapel Hill. L’année dernière, lui et plusieurs de ses collègues ont publié un article dans le journal de la Cellule reporting comment ils avaient imagé des modèles d’activité individuelle des cellules du cerveau chez la souris que les animaux se nourrissaient de la nourriture. Ce laissez-leur un lien entre certains comportements spécifiques des neurones.
Plus précisément, ils ont constaté que si un neurone est activé lorsque la souris à la recherche de nourriture, une seconde, presque identique neurone juste à côté il ne devient active lorsque la souris a commencé à manger. Cela signifie que le ciblage des grappes de cellules du cerveau—dire, avec des médicaments pour lutter contre l’obésité pourrait ne pas être une approche efficace. “Vous ne voulez pas affecter les cellules impliquées dans l’appétit parce que vous pourriez affecter les cellules impliquées dans d’autres aspects du comportement motivé,” Stuber dit à l’époque. “Mais si nous pourrions cibler uniquement les cellules impliquées dans la consommation, alors peut-être qu’on pourrait moduler uniquement les cellules sans affecter la motivation.”
Cette expérience n’aurait pas été possible sans la nVista microscope, selon Stuber. “Il nous permet de vraiment saisir l’activité de la dynamique de ces très grande échelle de populations de neurones en éveil et le comportement des animaux,” dit-il. “Traditionnels, les techniques d’imagerie ne permettent pas d’enregistrer ce type d’activité profondément à l’intérieur des cerveaux de souris se déplacent librement.”
D’autres groupes de recherche de l’utilisation du système à l’étude de l’activité neuronale comme il se rapporte à la peur, la récompense, l’apprentissage, la drogue et la toxicomanie dans le cerveau de souris, ainsi que l’identification de séparer les circuits du cerveau pour le traitement du “quand” et où” les aspects de la mémoire.
Inscopix continuera à affiner la nVista système, sur la base des commentaires de la part des chercheurs de l’utiliser, selon Schnitzer. En attendant, “Laisser les gens de l’explorer et de voir quels types d’expériences, ils peuvent ne m’a vraiment ouvert l’ensemble des applications,” dit-il. “Cela a été incroyablement encourageant.”
Les Images sont une gracieuseté de la Marque Schnitzer/Stanford et Inscopix.