โครงการ BRAIN Initiative ของประธานาธิบดีโอบามาแสวงหาความเข้าใจอย่างครอบคลุมว่ากระบวนการระดับโมเลกุลและไฟฟ้าที่ประสานกันโดยเซลล์ประสาทสร้างความสามารถของสมองในการคิด เรียนรู้ และควบคุมพฤติกรรมได้อย่างไร ส่วนสำคัญของความคิดริเริ่มมุ่งเน้นไปที่ความจำเป็นในการปรับปรุงเทคโนโลยีที่มีอยู่และเพื่อพัฒนาเทคโนโลยีใหม่ที่ตรวจสอบการทำงานภายในของสมองในระดับที่เล็กลงและเล็กลง
เทคนิค เก่า เทคนิคสองอย่างที่ใช้การถ่ายภาพด้วยคลื่นสนามแม่เหล็กหรือ MRI
ได้ก้าวหน้าไปแล้วในการทำแผนที่การเชื่อมต่อทางกายภาพ (เส้นใยของสสารสีขาว) ที่เชื่อมโยงส่วนต่างๆ ของสมองและในการระบุบริเวณที่ทำงานในระหว่างงานเฉพาะ
เทคโนโลยีใหม่ ได้มีการพัฒนาหรือเสนอเทคโนโลยี ใหม่ ๆ หลายอย่างเพื่อให้ได้ข้อมูลที่มีรายละเอียดมากขึ้นเกี่ยวกับวิธีการทำงานของภูมิภาคและแม้แต่เซลล์ของสมองแต่ละเซลล์
เก่า: MRI ทำงาน กระบวนการนี้จะบันทึกกิจกรรมในพื้นที่สมองต่างๆ โดยการติดตามการไหลเวียนของเลือดและปริมาณออกซิเจนในเลือด เซลล์สมองที่แอคทีฟต้องการเลือดมากขึ้นเพื่อให้ออกซิเจน สัญญาณ fMRI แสดงว่าส่วนใดของสมองกำลังทำงานระหว่างงานหรือพฤติกรรมบางอย่าง
Y. KANEONKE ET AL/PLOS ONE 2012
เก่า: การถ่ายภาพเทนเซอร์แบบแพร่ กระบวนการนี้จะจับคู่เส้นใยสสารสีขาวโดยการวัดการแพร่กระจายของน้ำ อัตราการแพร่จะเร็วกว่าเส้นใยตั้งฉาก การวิเคราะห์ทางคณิตศาสตร์ของอัตราการไหลในทิศทางต่างๆ (โดยใช้ปริมาณที่เรียกว่าเทนเซอร์) ช่วยให้สามารถสร้างตำแหน่งของเส้นใยขึ้นใหม่ได้
ได้รับความอนุเคราะห์จากห้องปฏิบัติการ NEURO IMAGING
และ MARTINOS CENTER FOR BIOMEDICAL IMAGING, CONSORTIUM OF THE HUMAN CONNECTOME PROJECT – WWW.HUMANCONNECTOMEPROJECT.ORG
ใหม่: CLARITY Short for Clear Lipid-exchangeed Anatomically Rigid Imaging/Hydrogel เนื้อเยื่อที่เข้ากันได้กับภูมิคุ้มกัน ซึ่งจะแทนที่เซลล์ไขมันในสมองด้วยเจลใส ซึ่งช่วยให้เซลล์ประสาทได้รับแสงสว่าง นักวิทยาศาสตร์สามารถเห็นโครงสร้างที่ซ่อนเร้นก่อนหน้านี้ในส่วนลึกของสมองได้ด้วยการใส่ของเหลวที่แข็งตัวในสมองจนกลายเป็นเจลในที่สุด แล้ว CLARITY ถูกใช้เพื่อดูเส้นใยประสาทและการเชื่อมต่อในสมองของหนู และแม้แต่เซลล์ประสาทแต่ละเซลล์ในสมองของมนุษย์ที่ได้รับการเก็บรักษาไว้ในฟอร์มัลดีไฮด์เป็นเวลาหกปี
KWANGHUN CHUNG & KARL DEISSEROTH/HHMI, มหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด
ใหม่: GCaMP นี่คือโปรตีนที่ติดป้ายกำกับเซลล์ประสาทที่ทำงานอยู่ในสมองทั้งหมด โปรตีนจากนักออกแบบสามารถรับรู้ได้เมื่อเซลล์ประสาททำงานและเปลี่ยนสีตามผลลัพธ์ แคลเซียมไอออนที่มีอยู่เมื่อเซลล์ประสาทเกิดเพลิงไหม้จะเปลี่ยนรูปร่างของโปรตีน GCaMP ทำให้เกิดการเรืองแสงและสร้างสัญญาณที่สามารถตรวจพบได้ด้วยกล้องจุลทรรศน์ที่ละเอียดอ่อน นักวิทยาศาสตร์ได้ใช้โปรตีนเหล่านี้เพื่อดูพฤติกรรมของเซลล์ประสาทมากกว่าร้อยละ 80 ในสมองของตัวอ่อนม้าลาย
PHILIPP KELLER & KRISTIN BRANSON/JANELIA FARM RESEARCH CAMPUS
ใหม่: การติดแท็ก DNA ด้วยการติดฉลากเซลล์ประสาทแต่ละเซลล์ด้วยบาร์โค้ด DNA นักวิทยาศาสตร์สามารถสร้างการเชื่อมต่อทางกายภาพระหว่างเซลล์ประสาทได้อย่างรวดเร็วและราคาถูก จนถึงปัจจุบัน วิธีนี้ถูกใช้เพื่อสร้างการเชื่อมต่อระหว่างเซลล์ทั้งหมดในจาน
OTWELL
ใหม่: อิเล็กโทรดขนาดเล็ก นักวิทยาศาสตร์ได้ใช้อิเล็กโทรดเพื่อดักฟังเซลล์ประสาทมานานหลายทศวรรษ แต่อิเล็กโทรดเหล่านั้นจำกัดความสามารถในการบันทึกเซลล์ประสาทจำนวนมากในคราวเดียว นักวิทยาศาสตร์และบริษัทเทคโนโลยีกำลังทำงานเพื่อสร้างอาร์เรย์อิเล็กโทรดที่มีขนาดเล็กลงและแม่นยำยิ่งขึ้น ซึ่งสามารถตรวจจับและเปลี่ยนแปลงพฤติกรรมของเซลล์ประสาทนับร้อยหรือหลายพันเซลล์ได้อย่างแม่นยำในคราวเดียว
GYORGY บุซซากิแล็บ/NYU
credit : tinyeranch.com grlanparty.net echotheatrecompany.org lakecountysteelers.net yingwenfanyi.org thisdayintype.com celebrityfiles.net nydigitalmasons.org nikeflyknitlunar3.org unutranyholas.com
