Хитойда вазни 1 грамм бўлган микроскоп яратилди: қурилмани мияга имплантация қилиш мумкин

Хитойлик олимлар вазни бор-йўғи 1 грамм бўлган симсиз микроскоп ишлаб чиқишди. У табиий муҳитдаги сичқонлар бош мияси нейронларининг фаоллигини битта ҳужайра аниқлигигача қайд этишга қодир.

Airscope деб номланган ушбу қурилма Цинхуа университети профессори Дай Цюнхай жамоаси томонидан бошқа тадқиқотчилар билан ҳамкорликда яратилган.

Вазн тўсиғини енгиб ўтиш
Мураккаб шароитларда мия хулқ-атворни қандай бошқаришини тушуниш интеллектни ўрганиш ва оптик нейрокомпьютер интерфейсларини яратиш учун жуда муҳимдир. Бироқ, олимлар узоқ вақт давомида икки ўт орасида қолишган эди: ё ҳайвоннинг бошини қаттиқ фиксация қилган ҳолда юқори аниқликдаги йирик стационар қурилмалардан фойдаланиш, ёки кўриш майдони жуда кичик бўлган (1 мм дан кам) ва пўстлоқнинг катта қисмларини қамраб олишга имкон бермайдиган енгил тақиладиган датчикларни қўллаш.
Airscope-нинг яратилиши ушбу муросага чек қўйди. Интеграциялашган дизайн ва тизимли оптималлаштириш туфайли муҳандислар икки мегапикселли сенсорни 1 граммлик корпусга жойлаштиришга муваффақ бўлишди. Қурилма маълумотларни тўғридан-тўғри ўз бортида сиқади ва мегапикселли тасвирни симсиз тармоқ орқали узатади. Бунда у 6 мм кўриш майдонида 4-6 микрометр аниқликни таъминлайди. Тажрибалар шуни кўрсатдики, бошига Airscope ўрнатилган сичқонлар тезлик ва ҳаракатчанликни йўқотмасдан арқонларга эркин чиқа олади ва тор трубалардан ўта олади.

Кенг кўламли мониторинг ва рекорд даражадаги автономлик
Airscope томонидан қайд этилган сигналлар сифати стационар лаборатория аналоглари билан рақобатлаша олиши маълум бўлди. Маълумотларни ажратиб олишнинг ноёб алгоритми билан биргаликда, қурилма битта ярим шар пўстлоғининг 14 та соҳасидаги 8 500 дан ортиқ нейронлар фаоллигини бир вақтнинг ўзида кузатишга қодир. Бу мавжуд симсиз тизимлар имкониятларидан тахминан 25 баравар кўпдир. Бундан ташқари, миянинг битта қисмида барқарор мониторинг 200 кундан ортиқ давом этиши мумкин.

Тизимни ёввойи табиатга яқин шароитларда синаб кўриш учун биологлар кемирувчиларни қафаслардан бошпаналар, рамплар ва ёғоч уйчалари бўлган 5 квадрат метрлик кенг вольерга кўчиришди. Бундай муҳитда сичқонлар икки баравар тезроқ ҳаракат қилишди ва 16 хил турдаги мураккаб хулқ-атворни (кавлаш, чиқиш, ижтимоий алоқалар) намойиш этишди. Тадқиқотчилар, шунингдек, 32 та берк кўчадан иборат лабиринтни узоқ муддатли ўрганиш тестларини ҳам ўтказишди.

Фан ва тиббиёт учун истиқболлар
Маълумотлар таҳлили шуни кўрсатдики, пўстлоқ фаоллиги ҳайвон жойлашган ландшафтга қараб тизимли равишда ўзгаради. Ўқитилган чуқур таълим (deep learning) модели фақатгина нейронлар фаоллиги намоён бўлишига таяниб, сичқоннинг вольернинг айнан қаерида турганини юқори аниқликда аниқлай олди.

Муаллифларнинг сўзларига кўра, Airscope нейробиологларга мисли кўрилмаган ҳаракат эркинлигини тақдим этади. Келажакда микроскопни қўллаш соҳаси когнитив тадқиқотлар доирасидан чиқиб кетиши мумкин. Қурилмани иммунология ва онкология эҳтиёжлари учун мослаштириш режалаштирилган бўлиб, бу тирик организмда турли касалликлар ривожланишини узлуксиз ва тўлиқ кузатиб бориш имконини беради.