تحسين نماذج الدماغ مع Zapbench
كتب – المحرر الإفتراضي
نشاط الدماغ الكامل في فقرة صغيرة
تقليديا ، يدرس علماء الأعصاب النشاط العصبي من خلال تقسيم السلوكيات المعقدة إلى أجزاء أصغر. لدراسة الصيد ، على سبيل المثال ، قد ينظرون إلى إمكانات استشعار الجوع للخلايا والأعضاء ، والنظام الشمي الذي يسمح للحيوان برائحة فريسته ، والنظام البصري للتتبع ، وما إلى ذلك. لكن السلوكيات المعقدة تتضمن دائمًا مجالات متعددة في وقت واحد ، بما في ذلك الإحساس وصنع القرار والذاكرة والحركة. لجعلها أكثر تعقيدًا ، يتم توزيع المعالجة العصبية في جميع أنحاء الدماغ.
يتبع Zapbench مقاربة فريدة تركز على النشاط في دماغ الفقاريات بأكملها. الاستفادة من العمل الرائد في تسجيل نشاط الدماغ الكامل من متعاونينا في Janelia ، قمنا ببناء مجموعة البيانات ومعيارنا مع الصور التي تم التقاطها من الدماغ بأكمله لحجدية اليرقات. اخترنا الزرد اليرقات لعدة أسباب. في عمر ستة أيام فقط ، يكون قادرًا على المهام المعقدة التي تنطوي على التعلم الحركي والذاكرة ، مثل التكيف مع التيارات والظروف الإضاءة ، والمطاردة والصيد فريسة صغيرة ، وتذكر البيئات الخطرة. علاوة على ذلك ، والأهم من ذلك ، أنها صغيرة وشفافة ، ويمكن تصوير دماغه بالكامل تحت مجهر متخصص.
لجمع البيانات لقياسنا ، سجل المتعاونون مع أليكس تشن وميشا أهرينز في HHMI Janelia نشاط دماغ الأسماك تحت مجهر ورقة الضوء المتخصصة التي تستخدم شعاع الليزر لمسح الشريحة الرقيقة في كل مرة وتوليد صورة ثلاثية الأبعاد. تم تصميم الأسماك للتعبير عن GCAMP ، وهو مؤشر الكالسيوم المشفر وراثياً يومض باللون الأخضر الساطع عندما يرتبط بأيونات الكالسيوم التي تدخل الخلايا العصبية النشطة. من أجل الحصول على صورة واضحة لهذه البروتينات أثناء إضاءةها ، تم تجميد الأسماك في مادة تشبه الهلام. لقياس استجابة دماغه لمحفزات مختلفة ، تم إسقاط الصور التي تم إنشاؤها بالكمبيوتر حول الأسماك ، في حين سجل المجهر المسح النشاط الدماغ. تم تسجيل ما مجموعه ساعتين من نشاط الدماغ في 3D.
