Nature 子刊:新型自動化膜片鉗技術
日期:2012-05-08 08:23:01
來自麻省理工學院和佐治亞理工學院的研究人員開發出一種新方法實現了在活體大腦中自動化尋找和記錄來自神經元的信息。研究人員利用單細胞檢測計算機運算控制單個機器手臂,以相比人類試驗操作人員更高的精確度和速度鑒別和記錄下了活體小鼠大腦中的神經元。相關論文發布在5月6日的《自然方法》(Nature Methods)雜志上。
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吸管每一步推近兩微米,每秒測量10次阻抗。一旦檢測到細胞,它會立即停止,防止它戳穿細胞膜?!斑@是一件機器人可以完成而人卻無法做到的事情,”Boyden說。
一旦吸管發現細胞,它會利用吸力與細胞膜形成一個密封圈。然后,電極突破細胞膜記錄細胞內部電活動。這一機器人系統可以90%的準確度檢測細胞,在約40%時間內建立了與檢測細胞的聯系。
研究人員還證實通過注入染料他們的方法可用于確定細胞的形狀,現在他們正在致力于抽取細胞內容物以讀取它的遺傳信息。
新技術開發的研究經費主要來自于美國國家衛生研究院、國家科學基金會和麻省理工學院媒體實驗室。
研究人員近期成立了一家稱為“Neuromatic Devices”的公司打算將該設備商業化。
現在研究人員正致力于擴大電極的數量以實現同時記錄多個神經元,這有可能使他們能夠確定大腦連接部分的差異。
他們還與合作者一起正努力開始展開對大腦中發現的數千種神經元類型的分類研究工作。這一大腦“元件明細表”不僅是通過形狀(分類最常用的方法)鑒別神經元,而且還通過電活動和遺傳信息。
“如果你真想知道神經元是什么樣,你可以看看它的形狀,你還看看它是如何興奮的,如果你能揭示出它的遺傳信息,你就能夠真正知道正在發生什么?,F在你知道了一切,這就是完全的畫面,”Forest。
Boyden說他相信這還僅僅是將機器人技術應用于神經科學研究活體動物的開始。像這樣的機器人有可能被用于在大腦靶向位點注入藥物,或傳遞基因治療載體。他希望這也將激勵神經科學家們繼續從事其他類型的機器自動化技術的開發,例如光遺傳學,可利用光來干擾靶向神經回路,確定神經元在大腦功能中的因果作用。
神經科學是目前機器人尚未造成重大影響的少數生物學區域之一,Boyden說:“人類已經完成了基因組計劃,通過巨型機器人可以完成所有的基因組測序。在定向進化或合成生物學中,機器人可以完成大量的分子生物學研究。在生物學的其他領域,機器人也是必不可少的。”
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