Kaliforniya Üniversitesi, Davis’teki araştırmacılar, farelerde beyin aktivitesinin gerçek zamanlı, yüksek çözünürlüklü ve invaziv olmayan görüntülenmesi için minyatür bir mikroskop geliştirdiler. Bu cihaz, sinirbilimcilerin beyni inceleme biçiminde devrim yaratma yolunda önemli bir adım. Mini mikroskop 3D beyin görüntülemesinde yeni bir çığır açıyor.
Mini mikroskop 3D beyin görüntülemede kullanıldı
Elektrik ve bilgisayar mühendisliği profesörü Weijian Yang: “Yaptığımız şey, serbestçe hareket eden ve davranan farelerde beyin aktivitesini görüntüleyerek davranış paradigmasını genişleten bir teknoloji geliştirmek. Amaç, farelerde beyin aktivitesi ve davranışı üzerine gerçek zamanlı araştırma yapılmasını sağlayacak bir cihaz geliştirmek; beyin aktivitesinin davranış veya algıyı nasıl yönlendirdiğini görmek” dedi. Mini mikroskop ile 3D beyin aktivitesi daha iyi anlaşılabiliyor.
Mikroskop, beynin nasıl çalıştığına dair daha fazla bilgi sağlayacak ve beyin rahatsızlıkları için yeni ve gelişmiş tedavi stratejilerinin geliştirilmesine olanak sağlayarak insan sağlığına fayda sağlaması bekleniyor.
DeepInMiniscope, Yang’ın önceki çalışmalarını temel alarak tek bir pozlamadan üç boyutlu görüntüler üretebilen lenssiz bir kamera geliştirdi. Bu görüntüleme sistemi, parça montajı için robotik görüş gibi minimum ışık saçılımının olduğu ortamlardaki büyük nesneler için oldukça uygundu, ancak biyolojik veya biyomedikal örneklerin ayrıntılarını yakalamakta zorlanıyordu. Canlı dokularda ışık saçılımı yaygındır, sinyal kontrastı genellikle düşüktür ve geniş bir alanda karmaşık özellikleri yeniden oluşturmak bir hesaplama problemidir. Bu yüzden, mini mikroskop ve 3D beyin görüntülemesi önemli hale geliyor.
DeepInMiniscope, 100’den fazla minyatürleştirilmiş, yüksek çözünürlüklü mercek içeren yeni bir maske tasarımıyla bu sorunları çözüyor. Yeni bir sinir ağı, her mercekten gelen görüntüleri birleştirerek görüntüleri 3B olarak yeniden oluşturuyor.
DeepInMiniscope’un sinir ağı, makine öğrenimine yönelik farklı yaklaşımları bir araya getirerek, büyük bir 3B hacimdeki ince ayrıntıların anında, doğru ve yüksek çözünürlüklü olarak yeniden yapılandırılmasını sağlayan, açılmış bir sinir ağı oluşturur. Yang ve araştırma ekibi, bu aracı kullanarak bir farenin nöronal aktivitesini gerçek zamanlı olarak kaydetti.
Yang’ın laboratuvarında doktora sonrası araştırmacı ve ilgili makalenin baş yazarı olan Feng Tian: ”Algoritmamız yorumlanabilirlik, verimlilik, ölçeklenebilirlik ve hassasiyeti bir araya getiriyor. Sadece minimum miktarda eğitim verisi gerektiriyor, ancak büyük ölçekli veri kümelerini yüksek hızda sağlam ve doğru bir şekilde işleyebiliyor” dedi. Bu yenilikler, mini mikroskop 3D beyin araştırmalarında devrim yaratıyor.