Найменший у світі монітор активності мозку створили в Китаї — він важить 1 грам і працює без проводів

Народна мудрість говорить, що в голову до іншого не залізеш. Але це мрія всіх зайнятих вивченням мозку науковців. Спостереження за активністю живого мозку дасть відповіді на безліч загадок про природу вищої нервової діяльності людей і тварин. Робити це непомітно для піддослідних — завдання ще складніше, з чим успішно впоралися китайські вчені.

Джерело зображення: Університет Цінхуа

Про розробку в свіжій публікації в престижному журналі Nature повідомили дослідники Університету Цінхуа (Tsinghua University) та Медичної школи Народно-визвольної армії Китаю (Chinese PLA Medical School). Вони створили та випробували бездротовий мініатюрний оптичний пристрій Airscope вагою всього 1 г, який дозволив одночасно спостерігати за активністю більш ніж 8500 нейронів у корі головного мозку вільно пересуваючої миші.

Підкреслимо, головна особливість розробки — поєднання широкого поля зору з малою масою, що дозволяє вивчати роботу великих ділянок нейронних мереж мозку без фіксації голови тварини та підключення пристрою проводами до реєструючої апаратури. Для тварини пристрій не створює значного дискомфорту, дозволяючи їй поводитися природно без оглядки на умови експерименту.

На відміну від звичайного мікроскопа, який дозволяє досліджувати порівняно невелику ділянку тканини, Airscope належить до мезоскопів — оптичних систем для спостереження за великими областями біологічної тканини з роздільною здатністю, що дозволяє розрізняти окремі клітини. Пристрій забезпечує поперечне роздільне здатність 4 мкм у полі зору діаметром 6 мм і реєструє зображення з частотою 12,5 кадра на секунду. За даними авторів, застосування розроблених за допомогою ШІ асферичних лінз дозволило скоротити загальну довжину оптичного тракту в 2,84 рази в порівнянні з попередніми мініатюрними мікроскопами.

Airscope оснащений світлодіодним підсвічуванням, флуоресцентною оптикою та двомегапіксельним сенсором. Дані зберігаються на вбудовану карту пам'яті, а стиснуте зображення передається на комп'ютер по Wi-Fi. Пристрій реєструє кальцієві сигнали — зміни флуоресценції, які використовуються для оцінки активності нейронів. Для автоматичного аналізу поведінки тварин дослідники розробили систему SAM2Mice, яка виділяє мишей на відеозаписах і відстежує їхні рухи без додаткового навчання під кожну конкретну експериментальну задачу.

Джерело зображення: Nature 2026

В експериментах миші з установленими пристроями вільно досліджували складні середовища, взаємодіяли одна з одною та брали участь у тестах на соціальне домінування. В одному з експериментів п'ять тварин одночасно забезпечили реєстрацію активності 21 397 нейронів. Дослідники також виявили, що характер активності нейронів у кількох областях кори пов'язаний з результатами суперництва між мишами, а активність кори дозволяла заздалегідь прогнозувати результат деяких змагань. Про таке не дізнаєшся ні під яким мікроскопом.

Такі ж датчики можна використовувати для лікування людей. Це не обов'язково може бути мозок, хоча про перебіг депресивних станів він може дати багато корисної інформації. Бездротові датчики можуть допомогти стежити за розвитком пухлин і відновленням тканин. Інша справа, що в медицині все відбувається дуже повільно просто з етичних міркувань, тому клінічні випробування з участю людей поки навіть не плануються.

Хочеш дізнатися більше — читай відгуки