Раскрытие хитросплетений мозга: Прорывная технология формирования изображений ISTA

Человеческий мозг с его поразительной сложностью, состоящей из 86 миллиардов нейронов, уже давно является предметом восхищения ученых. Раскрыть его секреты оказалось непростой задачей, требующей применения передовых технологий, способных вникнуть в тонкости взаимодействия внутри мозга. Новаторская технология визуализации и виртуальной реконструкции, разработанная группой Йоханна Данцля в ISTA, совершает революцию в понимании сложности мозга.

Представляем LIONESS - Live Information Optimized Nanoscopy Enabling Saturated Segmentation - передовую технологию, позволяющую визуализировать, реконструировать и анализировать живую ткань мозга с беспрецедентным уровнем полноты и пространственного разрешения. С помощью LIONESS ученые наконец-то смогут получить полную и плотную реконструкцию живой ткани мозга, что позволит получить бесценные сведения о динамичной клеточной биологии, происходящей в ней.

LIONESS: взгляд на сложность плотной ткани мозга

В системе LIONESS используется усовершенствованная оптика и два уровня глубокого обучения (искусственный интеллект) для повышения качества изображения и идентификации различных клеточных структур в плотной среде нейронов. Благодаря многократной визуализации тканей LIONESS фиксирует сложную динамику мозга во времени, в результате чего получается реконструированное изображение, демонстрирующее расположение клеток в трех измерениях.

"Эта технология позволяет нам наблюдать и измерять динамику клеточной биологии в мозге в процессе ее развития", - поясняет Филипп Велики, первый автор исследования. "Теперь мы можем визуализировать сложную среду нейронов таким образом, который ранее был немыслим".

Совместная работа

Разработка LIONESS стала возможной благодаря совместным усилиям группы Иоганна Данцля, группы Бикеля, группы Йонаса, группы Новарино, подразделений научной службы ISTA, а также международных коллабораторов. Такой междисциплинарный подход позволил объединить усилия экспертов из различных областей, чтобы преодолеть технологический разрыв в анализе тканей мозга.

"Наша цель состояла в том, чтобы собрать динамичную группу ученых с различным опытом, которые могли бы совместно решать задачи анализа тканей мозга", - говорит Йоханн Данцл, ведущий исследователь ISTA. "Объединив наши знания и ресурсы, мы смогли расширить границы технологий визуализации".

Преодоление прежних ограничений

В прошлом реконструкция тканей мозга достигалась с помощью электронной микроскопии, которая основывалась на визуализации образцов, основанной на их взаимодействии с электронами. Хотя электронная микроскопия позволяла получать изображения высокого разрешения в нанометровом масштабе, она требовала фиксированных образцов, которые необходимо было физически разрезать для получения трехмерной информации. Этот метод не позволял получать динамическую информацию, что ограничивало его полезность для понимания сложных процессов в мозге.

С помощью LIONESS исследователи теперь могут погружаться в живую ткань мозга, фиксируя постоянно меняющуюся динамику клеток в режиме реального времени. Эта революционная технология открывает новые возможности для изучения неврологических заболеваний, развития мозга и влияния различных стимулов на его деятельность.

Будущее визуализации мозга

По мере развития и совершенствования LIONESS возможности ее применения становятся все более широкими. Ученые предполагают использовать эту технологию для изучения нейронных цепей, исследования влияния лекарственных препаратов на работу мозга, а также для изучения механизмов обучения и памяти.

"Возможности поистине безграничны", - говорит Велики. "LIONESS способен произвести революцию в нашем понимании мозга и проложить путь к революционным открытиям в нейронауке".