Микроскопы являются обязательным инструментом при проведении научных исследований множества видов. Но микроскоп становится совершенно бесполезен, если объект наблюдения движется с достаточно высокой скоростью и способен за малое время покинуть рабочую область микроскопа. Для того, чтобы держать объекты исследований постоянно в фокусе микроскопа группа исследователей из университета Осаки и университета Тохоку, Япония, возглавляемая профессором Коичи Хэшимото (Koichi Hashimoto), разработала специализированный микроскоп-робот. Этот микроскоп способен отслеживать перемещения объекта исследований, перемещать предметный стол с очень высокой точностью, удерживая заданные участки в фокусе микроскопа, что имеет особо важное значение при исследованиях деятельности мозга и нервной системы, пишет http://www.dailytechinfo.org/.

Одним из относительно новых направлений в области нейробиологии является оптогенетика, использование света для индивидуального возбуждения нервных клеток, нейронов, которые прошли соответствующие модификации на генном уровне. Такой подход позволяет с высокой точностью определить и изучить отношения между деятельностью нейронов мозга и поведением объекта. Но проведение подобных исследований на живых объектах, а не на специально подготовленных образцах нервных тканей, является весьма и весьма сложным занятием.

Для проведения исследований нервной деятельности используются различные живые организмы. Самым распространенным из них является червь-нематода caenorhabditis elegans. Он представляет собой нечто вроде лабораторной крысы для оптогенетики, он размножается очень быстро, он прозрачен и он имеет простую нервную систему, состоящую всего из 302 нейронов. Для сравнения количество нейронов в мозге человека составляет порядка 100 миллиардов. Однако, работа с живыми нематодами - это еще та задачка для ученых. Эти существа движутся со скоростью 0.1 миллиметра в секунду и за несколько секунд способны выползти за пределы рабочей области микроскопа.

Для отслеживания движущихся объектов был разработан микроскоп под названием OSaCaBeN (OSB). Он содержит достаточно сложную дополнительную оптическую систему, состоящую из множества линз, расщепителей и других оптических компонентов. Эта система позволяет последовательно осветить объект исследований светом с различными длинами волн, включая и инфракрасный свет. Полученные в разных диапазонах света изображения обрабатываются системой распознавания образов, которая способна идентифицировать и отслеживать движение головной части тела червя с точностью одной тысячной доли миллиметра. С еще более высокой точностью перемещается предметный столик, который установлен на механизме, подобном тому, который используется в трехмерных принтерах.

В дополнение к функции удержания объекта исследований в фокусе микроскопа система позволяет ученым сосредоточиться на изучении отдельно взятых нервных клеток и стимулировать их при помощи фокусированного луча света. И, согласно имеющейся информации, микроскоп OSaCaBeN является первым микроскопом-роботом, способным выполнять сразу две вышеупомянутые функции.

"Обычно процесс распознавания изображений и идентификации отдельных нейронов занимает несколько часов. Наш же микроскоп делает этот со скоростью 200 раз в секунду" - рассказывает профессор Хэшимото, - "Такое быстродействие позволяет нам непрерывно следить за функционированием нервных клеток червя во время его нормального и естественного движения".

В настоящее время ученые используют микроскоп OSaCaBeN для изучения функции белков-допаминов, которые регулируют движения, эмоции и побуждения живых существ. А в будущем исследователи планируют увеличить скорость работы устройства так, чтобы оно могло отслеживать перемещения и удерживать в фокусе более подвижные объекты, к примеру рыбку-зебру, обладающую развитой и сложной нервной системой.