Чтоб обеспечить все наши метаболические функции, передать чувство либо вызвать механический ответ, наша нервная система обязана повсевременно обрабатывать огромное количество инфы. Они принимают форму нервных импульсов (электронных импульсов) и проходят через наши нейроны с весьма высочайшей скоростью. Скорость такая, что явление никогда недозволено было следить впрямую. Используя крайние заслуги в области скоростной фото, инженеры Калифорнийского технологического института разработали сверхбыструю камеру, способную улавливать движение электронных импульсов через нейроны. Наблюдение за сиим ранее неуловимым явлением может привести к наилучшему осознанию биологии мозга, что является основополагающим в поиске неврологических способов исцеления. Электромагнитные сигналы, передвигающиеся со скоростью света, также могут быть захвачены.
Чтоб получить чувство (к примеру, прикосновение) через нашу периферическую нервную систему, в центральную нервную систему передается целый каскад инфы. Нервный импульс проходит через клеточки нейронов спинного мозга и добивается клеток таламуса – центра обработки сенсорных сигналов, размещенного в глубине мозга. Крайний, состоящий из наиболее чем 100 млрд нейронов, потом описывает подобающую реакцию в согласовании с приобретенной информацией.
Эти сложные взаимодействия с ролью почти всех неврологических функций происходят очень стремительно. Нервные импульсы, проходящие по сенсорным нервишкам, движутся со скоростью практически 160 км в час. Чувства, требующие незамедлительной реакции (к примеру, ожог), могут генерировать еще наиболее резвые нервные импульсы, скорость которых добивается 483 км в час.
Технологии мед визуализации, такие как многофункциональная МРТ, могут показать, какие области мозга активизируются (деполяризуются) под действием нервных импульсов. Но “наблюдение за нервными сигналами имеет базовое значение для нашего научного осознания, но это еще не достигнуто из-за недостаточной скорости и чувствительности имеющихся способов визуализации”, — гласит в собственном заявлении Лихонг Ванг, соавтор новейшего исследования, описанного в журнальчике Nature Communications, и научный сотрудник Лаборатории оптической визуализации Калтеха.
В первый раз движение этих нервных импульсов по аксонам можно было зафиксировать при помощи камеры, используя технологию Differential Enhanced Compressed Ultrafast Photography (Diff-CUP). Экспериментальная группа Ванга ранее разработала систему визуализации CUP, позволяющую фиксировать лазерные импульсы (передвигающиеся со скоростью света) и записывать видео со скоростью 70 млрд кадров за секунду. Diff-CUP соединяет воединыжды эту систему с устройством, именуемым интерферометром Маха-Цендера, для регистрации сенсорных нервных импульсов.
“Изображение сигналов распространения в периферических нервишках – это 1-ый шаг”, — гласит Ванг. “Было бы принципиально получить изображение живого трафика в центральной нервной системе, что пролило бы свет на функции мозга”, — подразумевает он.
Нервные импульсы, передвигающиеся с весьма высочайшей скоростью по аксонам, запечатленные камерой Diff-CUP.
Используя интерферометр Маха-Цендера, новенькая камера Diff-CUP может снимать стремительно передвигающиеся объекты, разделяя световой луч на два. Потом лишь один из 2-ух фрагментов проходит через объект и рекомбинирует с первым на выходе. Так как на световые волны влияют материалы объектов, через которые они проходят, луч, проходящий через объект, рассинхронизируется с лучом, не проходящим через него (с которым он рекомбинирует на выходе). Эта десинхронизация вызывает интерференцию, паттерны которой открывают информацию о объекте.
Этот тип интерферометрии также употреблялся для обнаружения гравитационных волн, а его соединение с CUP дозволяет получать изображения на неописуемо больших скоростях. Чтоб проверить свою технологию, исследователи снимали электронные импульсы, проходящие через седалищный нерв лягушки (Xenopus laevis), передвигающейся со скоростью около 100 метров за секунду. Также было удачно зафиксировано движение электромагнитных импульсов через кристалл ниобата лития (со скоростью света).
Источник
Читайте далее:
