होलोग्राम मस्तिष्क के आंतरिक कामकाज को प्रकट करता है

वैज्ञानिकों ने जीवित न्यूरॉन्स को नुकसान पहुंचाए बिना - 3 डी में और पहले की तुलना में 50 गुना अधिक संकल्प के साथ निरीक्षण करने का एक तरीका खोजा है। डिजिटल होलोग्राफिक माइक्रोस्कोपी (डीएचएम) का उपयोग करने वाली तकनीक, गैर-आक्रामक है और एक ही बार में सैकड़ों न्यूरॉन्स की कल्पना पैदा कर सकती है। डीएचएम में पार्किंसंस और अल्जाइमर जैसे न्यूरोडीजेनेरेटिव रोगों से जुड़े दवा अध्ययन को सुव्यवस्थित करने की क्षमता है, क्योंकि शोधकर्ता नई दवाओं का परीक्षण अधिक तेजी से और पहले की तुलना में अधिक संख्या में कर सकते हैं।

स्विट्जरलैंड के lecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPLF) और सेंटर हॉस्पिटेलियर यूनिवर्सिटी वाउदॉइस (CHUV) की शोध टीम में न्यूरोबायोलॉजिस्ट, मनोचिकित्सक और उन्नत इमेजिंग विशेषज्ञ शामिल हैं। उनके सहयोग के परिणाम द जर्नल ऑफ़ न्यूरोसाइंस के 17 अगस्त, 2011 के अंक में दिखाई देते हैं।

डिजिटल होलोग्राफिक माइक्रोस्कोपी द्वारा माउस न्यूरॉन की 3 डी छवि। छवि क्रेडिट: Lync Tec

पेट्री डिश में पारदर्शी न्यूरॉन्स का निरीक्षण करने के लिए, वैज्ञानिक आमतौर पर फ्लोरोसेंट रंजक का उपयोग करते हैं। लेकिन यह तकनीक समय लेने वाली है, अक्सर कोशिकाओं को नुकसान पहुंचाता है, रासायनिक संरचना को बदलता है - संभावित रूप से परिणामों को तिरछा करता है - और शोधकर्ताओं को एक समय में केवल कुछ न्यूरॉन्स की जांच करने की अनुमति देता है।

नए अध्ययन के अनुसार, डीएचएम मौजूदा तकनीकों की सीमाओं को दरकिनार कर सकता है। ईपीएफएल के ब्रेन माइंड इंस्टीट्यूट और पेपर के प्रमुख लेखक पियरे मैगीस्ट्रेट्टी ने समझाया:

डीएचएम पारंपरिक सूक्ष्मदर्शी पर लाभों के एक समूह के साथ न्यूरॉन्स के अध्ययन के लिए एक मौलिक उपन्यास अनुप्रयोग है। यह गैर-आक्रामक है, जो कोशिकाओं को नुकसान पहुंचाने वाले इलेक्ट्रोड या रंगों की आवश्यकता के बिना तंत्रिका प्रक्रियाओं के विस्तारित अवलोकन की अनुमति देता है।

टीम के सदस्य पियरे मार्क्वेट ने कहा:

डीएचएम न केवल न्यूरॉन्स के आकार के बारे में, बल्कि उनकी गतिशीलता और गतिविधि के बारे में भी अनमोल जानकारी देता है, और तकनीक 3 डी नौगम्य छवियां बनाती है और पारंपरिक सूक्ष्मदर्शी में 500 नैनोमीटर से लेकर 10 नैनोमीटर के पैमाने तक सटीकता को बढ़ाती है।

यह समझने का एक अच्छा तरीका है कि डीएचएम कैसे काम करता है, पूरी तरह से नियमित तरंगों के समुद्र में एक बड़ी चट्टान की कल्पना करना है। जैसे ही चट्टान के चारों ओर लहरें ख़राब होती हैं और दूसरी तरफ आती हैं, वे चट्टान के रूप के बारे में जानकारी लेती हैं। उस जानकारी की तुलना तरंगों से मिली जानकारी से की गई जो चट्टान के खिलाफ नहीं हुईं, इससे चट्टान की एक छवि को फिर से बनाना संभव होगा। DHM एक वस्तु पर एक एकल तरंग दैर्ध्य को इंगित करके एक लेजर बीम के साथ करता है, दूसरी तरफ विकृत लहर को इकट्ठा करता है और इसे संदर्भ बीम से तुलना करता है।

एक कंप्यूटर तब संख्यात्मक रूप से ऑब्जेक्ट की 3 डी छवि को फिर से संगठित करता है - इस मामले में, न्यूरॉन्स - लेखकों द्वारा विकसित एक एल्गोरिथ्म का उपयोग करना। इसके अलावा, लेजर बीम पारदर्शी कोशिकाओं के माध्यम से यात्रा करता है और उनकी आंतरिक संरचना के बारे में महत्वपूर्ण जानकारी प्राप्त करता है।

अतीत में, वैज्ञानिकों ने सामग्रियों में दोषों का पता लगाने के लिए डीएचएम का उपयोग किया था, लेकिन मैजिस्ट्रेट्टी और डीएचएम अग्रणी क्रिश्चियन डेडेशिंग ने न्यूरोबायोलॉजिकल अनुप्रयोगों के लिए डीएचएम का उपयोग करने का निर्णय लिया। उनके समूह ने ग्लूटामेट, मस्तिष्क में मुख्य न्यूरोट्रांसमीटर का उपयोग करके न्यूरॉन्स की संस्कृति में एक विद्युत आवेश को उकसाया। यह चार्ज ट्रांसफर न्यूरॉन्स के अंदर पानी ले जाता है और उनके ऑप्टिकल गुणों को इस तरह से बदलता है कि केवल डीएचएम ही पता लगा सकता है। परिणाम इलेक्ट्रोड द्वारा नुकसान के बिना, वास्तविक समय में एक साथ सैकड़ों न्यूरॉन्स की विद्युत गतिविधि की कल्पना है, जो एक समय में केवल कुछ न्यूरॉन्स से गतिविधि रिकॉर्ड कर सकते हैं।

रंजक या इलेक्ट्रोड पेश करने की आवश्यकता के बिना, शोधकर्ता उच्च सामग्री स्क्रीनिंग के लिए डीएचएम लागू कर सकते हैं - हजारों नए फार्मास्युटिकल अणुओं की स्क्रीनिंग।

मैजिस्ट्रेट्टी ने कहा:

तकनीक की सटीकता, गति और आक्रमण की कमी के कारण, एक लागू परीक्षण दवा के संबंध में न्यूरॉन गुणों में मिनट परिवर्तन को ट्रैक करना संभव है और जो हो रहा है उसकी बेहतर समझ के लिए अनुमति देता है। लैब में सामान्य रूप से 12 घंटे लगेंगे, अब 15 से 30 मिनट में किया जा सकता है, शोधकर्ताओं को यह जानने में लगने वाले समय में काफी कमी आती है कि कोई दवा प्रभावी है या नहीं।

नीचे पंक्ति: स्विट्जरलैंड के :cole Polytechnique F dalerale de Lausanne (EPLF) और सेंटर हॉस्पिटेलियर यूनिवर्सिटी वाउदॉइस (CHUV) की एक शोध टीम ने 17 अगस्त, 2011 को द जर्नल ऑफ न्यूरोसाइंस के एक अंक का प्रकाशन करते हुए एक पेपर प्रकाशित किया है जीवित न्यूरॉन्स के लिए डिजिटल होलोग्राफिक माइक्रोस्कोपी (डीएचएम) के उनके अनुप्रयोग।

Via Viacole Polytechnique F d rale de Lausanne

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