במהלך ילדות ובגיל ההתבגרות, המוח שלנו עובר הרבה שינויים. אולם חקר השינויים בעכברים נעורים זה מאתגר מכיוון שלמדענים אין דרך לדמיין שוב ושוב את מסלולי העצבים של אותה חיה ככל שהם גדלים.
כעת, פשוט על ידי שפשוף פיתרון לקרקפת העכבר הנוער, חוקרים בסטנפורד יכולים להפוך את העור לשקוף לכל אור גלוי, ומאפשר להם לדמיין את החיבורים המתפתחים במוח של עכבר חי. ומכיוון שהטכניקה הפיכה ולא פולשנית, החוקרים יכולים לחזור לאותה חיה לאורך ימים ושבועות. היצירה, שפורסמה ב -26 באוגוסט ב PNASיוצר הזדמנויות חדשות למחקר על המוח המתפתח שיכולים לשפר את ההבנה שלנו בהפרעות נוירו -התפתחותיות ולהוביל להתערבויות חדשות.
זה פותח חלון מילולי להציץ להתפתחות המוח. לא רק נוכל לדמיין את המבנים של נוירונים אלה, אלא אנו יכולים גם לדמיין את הפעילות העצבית לאורך זמן במודל של בעלי חיים. בעתיד גישה זו יכולה לאפשר לנו לבדוק כיצד נוצרים מעגלים אלה במהלך התפתחות של חיה. "
גוסונג הונג, עוזר פרופסור למדעי חומרים והנדסה וסופר בכיר בעיתון
רתימת חוקים בסיסיים לתגליות חדשות
בדרך כלל, אור מתפזר כשהוא פוגע בעור. פיזור אור מתרחש בכל פעם שגלי אור נתקלים בממשקים בין חומרים עם תכונות אופטיות שונות. אז, מתחת לעור, הוא גם מתפזר כשהוא נתקל בשומנים, חלבונים ומולקולות בתוך הרקמה. כמו לנסות לראות דרך ערפל מואר בשמש, פיזור אור גורם לאתגרים דומים כאשר הם מנסים להציץ פנימה או דרך רקמות.
"מנקודת מבט בפיזיקה, אנחנו בעצם שקית מים עם ביו-חומרים", אמר מארק ברונגרסמה, הפרופסור של סטיבן האריס ופרופסור למדעי חומרים והנדסה וסופר משותף בעיתון. "והאי -התאמה בתכונותיהם האופטיות היא הסיבה שאיננו יכולים לראות דרך העור או הקרקפת."
המפתח להפיכת העור לשקוף הוא על ידי הפיכת המים והביו -חומרים לדומים יותר בתכונותיהם האופטיות. ניתן להשיג זאת על ידי העלאת מדד השבירה של המים – כמה הם מכופפים אור – כדי להתאים למדד השבירה של שאר החומרים הביו -חומרים בגוף. החוקרים מצאו כי על ידי ערבוב תרכובת הנקראת אמפירון למים ושפשפו אותו על עורו של עכבר, הם יכלו להרים את מדד השבירה של המים בעור העכבר ולהפוך אותו לשקוף. ומכיוון שאמפירון כמעט סופג אור אולטרה סגול, ניתן לראות את החלק הפנימי של העכבר עם כל הספקטרום הנראה לעין.
"העובדה שאפשר ליישם חוקי אופטיקה בסיסיים כאלה ולעבוד במערכת ביולוגית פשוט מדהימה עבורי", אמר ברונגרסמה. "לא היה ברור אם הפיזיקה והכימיה והביולוגיה היו כולם מתייצבים כדי לגרום לזה לקרות."
העבודה בונה על גילוי פורץ הדרך של הצוות של תרכובת שהופכת את העור לשקוף לאור אדום, ומאפשר להם לראות את האיברים הפנימיים של העכבר מבלי לבצע חתך. כעת, מכיוון שאמפירון מאפשר את כל ספקטרום האור הנראה לעין, הצוות יכול לראות את הצבעים של חלבונים פלורסנטיים ירוקים וצהובים המשמשים לרוב לציון פעילות עצבית. לעכברים צעירים יש גולגולות דקות מאוד, כך שניתן לראות פלואורסצנט זה עד שהעכבר הוא כבן ארבעה שבועות (המקבילה של נער אנושי או מבוגר מוקדם). החוקרים הצליחו לדמיין שוב ושוב את הנוירונים של עכברים נעורים מרגיעים ולראות כיצד פעילות עצבית השתנתה בעכברים ערים שהגיבו לנשיפה של אוויר על הרציפים שלהם.
