உயர்-வேக ஒளி படமெடுப்பின் மூலம் உயிருடன் உள்ள மூளைச் செயல்பாட்டை ஆராய்ச்சியாளர்கள் மேலும் ஆழமாகக் கண்காணிக்கின்றனர்
Nature Methods-இல் விவரிக்கப்பட்ட புதிய படமெடுக்கும் தளம், உயிருடன் உள்ள திசுவில் ஒரே நேரத்தில் கிட்டத்தட்ட 200 நியூரான்களிலிருந்து மின்சாரச் செயல்பாட்டைப் பிடிப்பதன் மூலம், மூளையில் தகவல் செயலாக்கத்தை விஞ்ஞானிகள் ஆய்வு செய்யும் முறையை விரிவுபடுத்தக்கூடும். FlatMux என்று அழைக்கப்படும் இந்த அமைப்பு, வேகமான, மங்கலான, மற்றும் பெருமளவில் கண்காணிக்க வழக்கமாக கடினமான சிக்னல்களை பதிவு செய்ய வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது; குறிப்பாக மூளையின் ஆழத்தில் இதன் தேவை அதிகம்.
இந்தப் பணி நரம்பியல் அறிவியலில் நீண்டகாலத் தொழில்நுட்ப சவாலைக் கையாள்கிறது. மூளைச் சுற்றுகள் அடர்த்தியான நியூரான் வலைப்பின்னல்களின் மூலம் இணைப்பாகக் கணக்கிடுகின்றன; ஆனால் பல தற்போதைய கருவிகள் ஒரே நேரத்தில் போதுமான செல்களை மாதிரியாக எடுக்க முடியாது, தேவையான ஆழத்தை அடைய முடியாது, அல்லது பயனுள்ள துல்லியத்துடன் விரைவான மின்சார நிகழ்வுகளைப் பிடிக்க போதிய வேகத்தில் நகர முடியாது. புதிய தளம் இந்த மூன்று கட்டுப்பாடுகளையும் ஒருசேர மேம்படுத்துவதை நோக்கமாகக் கொண்டுள்ளது.
வழங்கப்பட்ட மூல உரையின் படி, FlatMux ஒரே நேரத்தில் ஒன்று அல்லது பல தளங்களில் கிட்டத்தட்ட 200 நியூரான்களிலிருந்து, 500 மைக்ரோமீட்டர் வரை ஆழத்தில், மேலும் வினாடிக்கு 2,000 வரை உள்ள ஃப்ரேம் வீதங்களில் பதிவு செய்ய முடியும். இந்த அமைப்பு தனித் தனி நியூரான்களின் செயல்பாட்டை நம்பகமாக கண்டறிய தேவையான ஆற்றலைக் குறைப்பதுடன், வினாடிக்கு 150 மில்லியன் மாதிரிகள் என்ற ஸ்கேனிங் வீதத்தையும் எட்டுகிறது என்று கூறப்படுகிறது.
இந்த செயல்திறன் எண்கள் முக்கியமானவை, ஏனெனில் மின்சாரச் சிக்னல்கள் மிகக் குறுகிய கால அளவுகளில் உருவாகின்றன. மிகவும் மெதுவான முறை முக்கியமான இயக்கங்களைத் தவற விடக்கூடும். போதிய அளவு ஆழமாகப் படமெடுக்க முடியாத முறை, கார்டெக்ஸின் தொடர்புடைய அடுக்குகளை விலக்கிவிடக்கூடும். மேலும், ஒரே நேரத்தில் குறைந்த எண்ணிக்கையிலான செல்களை மட்டுமே பிடிக்கும் முறை, உயிருடன் உள்ள வலைப்பின்னல்களில் பகிர்ந்த செயலாக்கம் உண்மையில் எப்படி செயல்படுகிறது என்பதை வெளிப்படுத்த சிரமப்படலாம்.
நியூரான்கள் ஒளிர்வதைப் பார்ப்பதைவிட மின்சாரப் படமெடுப்பு ஏன் கடினம்
நரம்பியல் விஞ்ஞானிகளுக்கு மூளையை ஆய்வு செய்ய பல வழிகள் உள்ளன, ஆனால் ஒவ்வொன்றுக்கும் தளர்வுகள் உள்ளன. எலக்ட்ரோடு_probeகள் மின்சாரச் செயல்பாட்டை நேரடியாகக் கண்டறிய முடியும்; ஆனால் அவை உட்புகுத்தும் முறையிலானவை, மேலும் ஒரு செல்லின் இடம் அல்லது அடையாளத்தைப் பற்றிய அதே ஒளிப் பார்வையை இயல்பாக வழங்குவதில்லை. புளோரசென்ஸை அடிப்படையாகக் கொண்ட ஒளி முறைகள் இடப்பரப்பு தகவலைத் தக்கவைக்கலாம்; ஆனால் வரலாறாக அவை சிக்னல் வலிமை, வேகம், பார்வை பரப்பு, அல்லது படமெடுப்பு ஆழம் ஆகியவற்றால் கட்டுப்படுத்தப்பட்டுள்ளன.
Rockefeller குழு குறைக்க முயற்சிக்கும் இடைவெளி அதுதான். புளோரசென்ஸ் வழியாக மின்சாரச் செயல்பாட்டை நேரடியாகப் படமெடுப்பதன் மூலம், ஆராய்ச்சியாளர்கள் நியூரான்கள் எப்போது செயலில் உள்ளன என்பதைப் பார்ப்பதோடு மட்டுமல்லாமல், அந்த நியூரான்கள் எங்கு உள்ளன, அவை எந்த வகை செல்கள் என்பதையும் ஊகிக்க முடியும். கொள்கை ரீதியாக, அதே பரிசோதனையில் சுற்று நடத்தை, அமைப்பு வடிவம், மற்றும் செல் அடையாளம் ஆகியவற்றை இணைப்பதை இது எளிதாக்குகிறது.
இந்த ஆய்வின் விரிவான அறிவியல் உந்துதல் நேரடியானது: மூளைச் செயல்பாட்டைப் புரிந்துகொள்ள தனி-செல் விளக்கங்களைக் கடந்துச் சென்று வலைப்பின்னல்-நிலை விளக்கங்களை நோக்கிச் செல்ல வேண்டும். மூல உரை பிரச்சினையை அப்படியே சித்தரிக்கிறது. பல ஆண்டுகளாக, துறையின் பெரும்பகுதி தனித்த நியூரான்களின் பதில் பண்புகள்மீதே கவனம் செலுத்தியுள்ளது. ஆனால் உணர்வு, நடத்தை, மற்றும் சிந்தனை ஆகியவை அடுக்குகளிலும் இடப்பரப்பிலும் தொடர்பு கொள்ளும் பெரிய செல்க் கூட்டங்களிலிருந்து உருவாகின்றன.
அந்த உறவுகளை நேரடி நேரத்தில் பிடிப்பது கடினமாக இருந்தது. சிக்னல்கள் பலவீனமானவை, திசு சிக்கலானது, மேலும் படமெடுப்பு சக்தியை அதிகரிப்பது நடைமுறை மற்றும் உயிரியல் கட்டுப்பாடுகளை உருவாக்கலாம். FlatMux, ஒரு தனி நியூரானின் செயல்பாட்டை கண்டறியும் ஆற்றல் செலவைக் குறைத்தபடி, பல நியூரான்களை விரைவாகக் கவரும் அளவுக்கு ஸ்கேனிங் முறையை விரிவுபடுத்தி, அந்த எல்லைகளைக் கடந்து மேம்படுத்தும் முயற்சியாகத் தோன்றுகிறது.
FlatMux என்ன செய்யச் செய்யக்கூடும்
மூலப் பொருளில் உள்ள முக்கியமான கூற்று தளம் வேகமாக உள்ளது என்பதல்ல. அதற்குப் பதிலாக, ஒருங்கிணைந்த உணர்திறன், வேகம், மற்றும் ஆழம் ஆகியவை ஒருவருடன் ஒருவர் செயல்பாட்டு தொடர்புடைய, மேலும் காரணமாகவும் இடையூறு செய்யும் நியூரான்களை வரைபடமாக்க ஆராய்ச்சியாளர்களுக்கு உதவக்கூடும் என்பதே. அந்த வேறுபாடு முக்கியமானது. பல பரிசோதனைகள் தொடர்பைக் காட்ட முடியும்; ஆனால் உயிருடன் உள்ள மூளைத் திசுவில் சுற்றுகளின் வழியாக செயல்பாடு எப்படி பரவுகிறது என்பதைத் தீர்மானிக்க, பொருத்தமான பல செல்களை ஒரே நேரத்தில், உண்மையான நிலைகளில், கண்காணிக்கக்கூடிய கருவிகள் தேவை.
அமைப்பு விவரிக்கப்பட்டபடியே செயல்பட்டால், சிறிய சில செல்க் குழுக்களில் இருந்து எடுத்த தனித்துணுக்குப் படங்களைப் பார்ப்பதற்குப் பதிலாக, ஆராய்ச்சியாளர்கள் கார்டெக்ஸ் அடுக்குகள் முழுவதும் தகவல் வடிவங்கள் எவ்வாறு நகர்கின்றன என்பதை ஆய்வு செய்யத் தொடங்க முடியும். இது உணர்ச்சி செயலாக்கம், வலைப்பின்னல் இயக்கவியல், மற்றும் நியூரான் குழுக்கள் சேர்ந்து நடத்தை உருவாக்கும் இயந்திரங்கள் குறித்த பணிக்கு ஆதரவாக இருக்கும்.
இங்கே ஆழம் குறிப்பாக முக்கியமானது. 500 மைக்ரோமீட்டர் வரை படமெடுப்பது, பல ஒளி முறைகள் வசதியாக நிர்வகிக்கக்கூடியதைவிட மேற்பரப்புக்குக் கீழே உள்ள செயல்பாட்டை மேலும் ஆழத்தில் ஆராய்ச்சியாளர்கள் கவனிக்க அனுமதிக்கிறது. இதனால், கார்டிகல் அமைப்பின் பல அடுக்குகளுக்கு இடையிலான தொடர்புகளைப் பிடிக்கும் வாய்ப்பு அதிகரிக்கிறது; மிக மேலோட்டமான கூறுகளையே மட்டும் அல்ல.
ஒரே நேரத்தில் ஒன்று அல்லது பல தளங்களில் வேலை செய்யும் திறன் என்று தெரிவிக்கப்பட்டதும் முக்கியமானது. நரம்பியல் கணக்கீடு இயல்பாகவே மூன்று-பரிமாணமானது. முக்கியமான தொடர்புகள் ஒரு தட்டையான ஒரே வெட்டில் சீராக வரிசைப்படுத்தப்படுவதில்லை. உயர் வேகத்தைப் பேணிக்கொண்டே பல தளங்களை மாதிரியாகக் கொள்ளக்கூடிய தளம், உண்மையான சுற்றமைப்பின் கட்டமைப்பை பிரதிநிதித்துவப்படுத்த சிறந்த வாய்ப்பைக் கொண்டுள்ளது.
தனி-நியூரான் நரம்பியல் அறிவியலிலிருந்து பகிர்ந்த கணக்கீட்டுக்குத் தாவுதல்
Rockefeller-இன் Neurotechnology and Biophysics ஆய்வகத்தைக் தலைமையில்கொள்ளும் Alipasha Vaziri, மூல உரையில், மூளை தனித்தனி பதில் பண்புகளின் தொகுப்பாக இருப்பதாகப் புரிந்துகொள்ளும் நிலைமையிலிருந்து, மிகத் தொடர்புடைய, பகிர்ந்த கணக்கீட்டைச் செய்யும் அமைப்பாகப் புரிந்துகொள்ளும் நிலைக்குத் துறை நகர்ந்து வருவதாக வாதிடுகிறார். இது கருத்தியல் மாற்றம் மட்டுமல்ல; தொழில்நுட்ப மாற்றமும் ஆகும்.
கருவிகள் கோட்பாடுகளை வடிவமைக்கின்றன. முறைகள் விஞ்ஞானிகள் சில நியூரான்களையே நன்றாகக் கண்காணிக்க அனுமதிக்கும்போது, இயல்பான பகுப்பாய்வு அலகு தனி செல் ஆகிறது. கருவிகள் மேம்படும்போது, அந்த அலகு சுற்று, அடுக்கு, அல்லது பகிர்ந்த வலைப்பின்னல் ஆக மாறலாம். உயிருடன் உள்ள திசுவில் பெரிய அளவிலான மின்சாரப் படமெடுப்பை மேலும் நடைமுறையாக்க உதவும் கருவியாக FlatMux முன்வைக்கப்படுகிறது.
அது கடினமான கேள்விகள் தீர்ந்துவிட்டன என்று அர்த்தமல்ல. சிறந்தக் கண்காணிப்பு மட்டும் மூளை கணக்கீட்டின் முழுமையான கோட்பாடாக மாறாது. ஆனால் அது எந்த வகை கேள்விகளைப் பரிசோதனையாக அணுக முடியும் என்பதைக் மாற்றக்கூடும். ஒன்றோடொன்று இணைந்த நியூரான் குழுக்களூடாக தகவல் எவ்வாறு மாற்றப்படுகிறது, செயல்பாட்டு வடிவங்கள் எவ்வாறு ஒத்திசைகின்றன அல்லது பிரிகின்றன, மற்றும் குறிப்பிட்ட செல் வகைகள் பகிர்ந்த கணக்கீடுகளில் எவ்வாறு பங்களிக்கின்றன என்பதைக் கேட்க ஆராய்ச்சியாளர்கள் சிறந்த நிலையில் இருக்கலாம்.
பரந்த ஆராய்ச்சி விளைவுகளைக் கொண்ட தொழில்நுட்ப முன்னேற்றம்
இந்த ஆய்வு ஒளி நரம்பியல் தொழில்நுட்பத்தில் ஒரு அளவுகோல் அமைக்கும் தளமாகக் காட்டப்படுகிறது. தொடர்ச்சிப் பணிகளில் அது உறுதிப்படுத்தப்பட்டால், அதன் மதிப்பு ஒரு ஆய்வகத்தைத் தாண்டியும் விரியும். வேகம், அளவு, மற்றும் ஆழம் ஆகியவற்றுக்கிடையேயான சமநிலையை மேம்படுத்தும் முறைகள், குறிப்பாக systems neuroscience-இல், பல வகைச் சோதனைகளுக்குப் பயன்படும் அடிப்படை உள்கட்டமைப்பாக மாறுகின்றன.
இப்போதைக்கு, முக்கிய takeaway என்னவெனில், இதுவரை ஒப்பிடக்கூடிய ஒளி முறைகளால் பொதுவாகச் சாத்தியமானதைவிட, மிக அதிகமான நியூரான்களிலிருந்து, அதிக ஆழத்திலும் வேகத்திலும், மின்சாரச் செயல்பாட்டைப் படமெடுக்க ஒரு வழியை ஆராய்ச்சியாளர்கள் விவரித்துள்ளனர். ஒன்றோடொன்று இணைந்த பேரளவு நியூரான்கள் சேர்ந்து எவ்வாறு கணக்கிடுகின்றன என்பதைப் புரிந்துகொள்ள வேண்டிய துறையில், இது குறிப்பிடத்தக்க முன்னேற்றமாகும்.
மூளை தன்னுடைய சொந்த விதிகளின்படி கவனிக்கப்படுவதற்கு இன்னும் கடினமாகவே உள்ளது. ஆனால், உயிருடன் உள்ள திசுவில் கிட்டத்தட்ட 200 நியூரான்களை ஒரே நேரத்தில், இடப்பரப்பு மற்றும் செல் வகைச் சூழலையும் காக்கும்படி, கண்காணிக்கக்கூடிய தளம், சிந்தனை தனித்த பகுதிகளிலிருந்து அல்ல, சுற்றமைப்பிலிருந்து எவ்வாறு உருவாகிறது என்பதற்கான தெளிவான பார்வையை விஞ்ஞானிகளுக்கு வழங்கக்கூடும். FlatMux-ன் பின்னுள்ள வாக்குறுதி இதுதான்; இதுவே இந்த தொழில்நுட்ப முன்னேற்றத்தை ஒரு சாதாரண படமெடுப்பு மேம்பாட்டை விட மேலானதாகத் தோற்றுவிக்கிறது.
இந்தக் கட்டுரை Medical Xpress வெளியிட்ட செய்தியினை அடிப்படையாகக் கொண்டது. அசல் கட்டுரையைப் படிக்கவும்.
Originally published on medicalxpress.com
