科学家们使用算法来窥探不透明的大脑

试图精确定位一块脑组织中单个神经元发出的信号，就像试图在浓雾中数车灯一样。由洛克菲勒大学的研究人员开发的一种新算法，将这种大脑活动集中起来。

在研究中描述了6月26日自然方法在美国，洛克菲勒的阿里帕莎·瓦齐里(Alipasha Vaziri)领导的研究小组使用了一种基于光学显微镜的技术来捕捉老鼠体内的神经活动大脑组织以前所未有的速度。该算法使他们能够精确定位数百个信号单个神经元在一段录音中。

“我们的目标是通过监测密集互联的三维神经元网络的动态来更好地了解大脑功能，”神经技术和生物物理学实验室的负责人瓦齐里说。

在这项研究中，瓦齐里和他的同事改造了动物的神经元，使其发出荧光;信号越强，细胞就越亮。为了捕捉这种活动，他们使用了一种被称为光场显微镜的技术，在这种技术中，一组透镜从不同的角度生成视图。然后将这些图像组合起来创建三维渲染。

当用于向下观察老鼠的大脑时，这种方法有一个主要的挑战:要同时记录所有神经元的活动，它们的图像必须同时被相机捕捉到。但这使得很难区分所有细胞发出的信号，因为老鼠神经元发出的光会被周围不透明的组织反射。在这种方法的早期版本和其他类似的方法中，神经元通常表现为一个模糊的、闪烁的质量，这对想要了解单个细胞行为的科学家没有多大帮助。

Vaziri和他的同事设计了一种解决方案:一种复杂的算法，可以同时捕捉单个神经元的位置和它们信号的时间。

通过这种方式，瓦齐里和他的同事在长时间内追踪了数百个活跃神经元的精确坐标，这些小鼠是清醒的，并可以选择在定制的跑步机上行走。更重要的是，他们能够捕捉到大脑三维区域内的信号，其中包含多层大脑皮层神经元．

通过大幅减少生成这样一幅图像所需的时间和计算资源，该算法为更复杂的实验打开了大门。“现在有可能根据我们在动物大脑中看到的情况实时改变刺激大脑瓦齐里说。