دانشمندان چینی موفق به توسعه میکروسکوپ بی‌سیم ایراسکوپ شده‌اند؛ دستگاهی فوق‌سبک با وزن تنها یک گرم که بدون نیاز به باتری، امکان تصویربرداری از فعالیت مغز در سطح سلولی را در حیوانات در حال حرکت فراهم می‌کند.

دانشمندان چینی موفق به توسعه میکروسکوپ بی‌سیم ایراسکوپ (Airscope) شده‌اند؛ دستگاهی فوق‌سبک با وزن تنها یک گرم که بدون نیاز به باتری، امکان تصویربرداری از فعالیت مغز در سطح سلولی را در حیوانات در حال حرکت فراهم می‌کند. این فناوری می‌تواند مسیر تحقیقات علوم اعصاب و توسعه رابط‌های مغز و رایانه را متحول کند.

میکروسکوپ ایراسکوپ چیست و چه قابلیت‌هایی دارد؟

پژوهشگران چینی میکروسکوپ بی‌سیم جدیدی با نام ایراسکوپ توسعه داده‌اند که به دلیل وزن بسیار کم و توانایی تصویربرداری با وضوح بالا از فعالیت مغز، توجه محققان حوزه علوم اعصاب را به خود جلب کرده است.

این دستگاه تنها یک گرم وزن دارد و بدون استفاده از باتری طراحی شده است. ایراسکوپ با بهره‌گیری از یک حسگر دو مگاپیکسلی و چهار عدسی غیرکروی، امکان ثبت فعالیت سلول‌های عصبی را در مغز حیوانات در حال حرکت آزادانه فراهم می‌کند.

بر اساس گزارش منتشرشده، این میکروسکوپ بیش از ۳۰ درصد سبک‌تر از نمونه‌های مشابه است و در مقایسه با فناوری‌های بی‌سیم پیشین، ظرفیت قابل‌توجهی برای ثبت هم‌زمان فعالیت نورون‌ها دارد.

ثبت فعالیت بیش از ۸۵۰۰ نورون به‌صورت هم‌زمان

یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های میکروسکوپ ایراسکوپ، توانایی ثبت هم‌زمان فعالیت بیش از ۸۵۰۰ نورون در قشر مغز موش است. این ظرفیت حدود ۲۵ برابر دستگاه‌های بی‌سیم موجود عنوان شده است.

ثبت هم‌زمان فعالیت تعداد زیادی از سلول‌های عصبی به دانشمندان کمک می‌کند تا ارتباط میان فعالیت نورون‌ها و رفتارهای پیچیده را بهتر بررسی کنند. این قابلیت به‌ویژه در مطالعه عملکرد مغز هنگام حرکت، کاوش محیط و واکنش به محرک‌های مختلف اهمیت دارد.

علاوه بر این، ایراسکوپ امکان ثبت پایدار فعالیت یک ناحیه از مغز را برای بیش از ۲۰۰ روز فراهم می‌کند؛ قابلیتی که می‌تواند به بررسی تغییرات طولانی‌مدت فعالیت عصبی و مطالعه فرایندهای مغزی در بازه‌های زمانی طولانی کمک کند.

بررسی فعالیت مغز در حیوانات در حال حرکت

این فناوری به پژوهشگران اجازه می‌دهد فعالیت مغزی حیوانات را بدون محدود کردن قابل‌توجه حرکات آن‌ها بررسی کنند. چنین قابلیتی در تحقیقات علوم اعصاب اهمیت زیادی دارد؛ زیرا محدود کردن حرکت حیوانات آزمایشگاهی ممکن است بر رفتار طبیعی و الگوهای فعالیت مغزی آن‌ها تأثیر بگذارد.

پژوهشگران دانشگاه تسینگ‌هوا و بیمارستان عمومی ارتش آزادی‌بخش خلق چین از این فناوری برای بررسی فعالیت مغزی موش‌ها هنگام کاوش آزادانه در محیط‌های پیچیده استفاده کرده‌اند.

به‌کارگیری میکروسکوپ‌های فوق‌سبک می‌تواند اطلاعات دقیق‌تری درباره نحوه فعالیت شبکه‌های عصبی در شرایط طبیعی فراهم کند و به درک بهتر ارتباط میان فعالیت مغز و رفتار کمک کند.

کاربردهای میکروسکوپ ایراسکوپ در علوم اعصاب و پزشکی

توسعه میکروسکوپ بی‌سیم ایراسکوپ می‌تواند زمینه‌ساز پیشرفت‌های جدیدی در مطالعه عملکرد مغز و بیماری‌های مرتبط با سیستم عصبی باشد.

از مهم‌ترین کاربردهای بالقوه این فناوری می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

● مطالعه عملکرد مغز: بررسی فعالیت نورون‌ها هنگام حرکت، یادگیری و تعامل با محیط.

● تحقیقات علوم اعصاب: تحلیل ارتباط میان فعالیت سلول‌های عصبی و رفتارهای پیچیده.

● توسعه رابط مغز و رایانه: کمک به طراحی فناوری‌های دقیق‌تر برای ثبت و تحلیل سیگنال‌های عصبی.

● مطالعات ایمنی‌شناسی و سرطان‌شناسی: فراهم کردن ابزارهای تصویربرداری برای بررسی فرایندهای زیستی در پژوهش‌های آینده.

البته استفاده از این فناوری در کاربردهای پزشکی و بالینی به تحقیقات و ارزیابی‌های بیشتری نیاز دارد و قابلیت‌های فعلی آن را نباید به معنای آمادگی برای استفاده مستقیم در درمان بیماران دانست.

آینده تصویربرداری از مغز با میکروسکوپ‌های فوق‌سبک

میکروسکوپ ایراسکوپ نمونه‌ای از تلاش‌های علمی برای توسعه ابزارهای کوچک‌تر، سبک‌تر و دقیق‌تر در تصویربرداری زیستی است. وزن یک‌گرمی، ظرفیت ثبت هم‌زمان هزاران نورون و امکان پایش طولانی‌مدت فعالیت عصبی، این فناوری را به ابزاری قابل‌توجه برای تحقیقات مغزی تبدیل می‌کند.

در صورت تأیید و گسترش کاربردهای آن در پژوهش‌های آینده، چنین فناوری‌هایی می‌توانند به شناخت بهتر سازوکارهای عصبی، بررسی رفتارهای پیچیده و توسعه ابزارهای پیشرفته‌تر برای مطالعه مغز کمک کنند.