חוקרים מאוניברסיטת קליפורניה, דייוויס, יצרו מיקרוסקופ ממוזער עבור הדמיה בזמן אמת, ברזולוציה גבוהה ולא פולשנית של פעילות מוחית בעכברים. המכשיר הוא צעד משמעותי לקראת מהפכה כיצד מדעי המוח חוקר את המוח.
מה שאנחנו עושים זה ליצור טכנולוגיה לתמונת פעילות מוחית בעכברים הנעים ומתנהגים בחופשיות כדי לפתוח את פרדיגמת ההתנהגות. המטרה היא ליצור מכשיר המסוגל לאפשר מחקר על פעילות מוחית והתנהגות בעכברים בזמן אמת – לראות כיצד פעילות המוח מניעה התנהגות או תפיסה. "
ווייג'יאן יאנג, פרופסור להנדסת חשמל ומחשבים
המיקרוסקופ יקדם תובנות כיצד המוח עובד, שצפוי להועיל לבריאות האדם על ידי העצמת פיתוח אסטרטגיות טיפוליות חדשות ומשופרות להפרעות מוחיות.
מערכת ההדמיה הראשונה מסוגה, המכונה Deepinminiscope, מתוארת במאמר שפורסם ב -12 בספטמבר בהתקדמות המדע.
עיצוב איטרטיבי
Deepinminiscope בונה על עבודתו הקודמת של יאנג ליצירת מצלמה נטולת עדשות המסוגלת לייצר תמונות תלת מימדיות מחשיפה יחידה.
מערכת הדמיה זו התאימה היטב לחפצים גדולים בסביבות עם פיזור אור מינימלי, כמו ראייה רובוטית להרכבה חלקית, אך נאבקת לתפוס את פרטי הדגימות הביולוגיות או הביו-רפואיות. ברקמות חיות, פיזור האור נפוץ, ניגודי האות נוטה להיות נמוכה ושחזור תכונות מורכבות על פני נפח גדול של שטח הוא בעיה חישובית.
Deepinminiscope פותר סוגיות אלה בעזרת תכנון מסכה חדש המכיל יותר ממאה עדשות מיניאטוריות ברזולוציה גבוהה. רשת עצבית חדשה משלבת תמונות מכל עדשות כדי לשחזר תמונות בתלת מימד.
תובנות עמוקות (למידה)
הרשת העצבית של Deepinminiscope משלבת גישות שונות ללמידה של מכונות ליצירת רשת עצבית שלא מגולגלת, המאפשרת שחזור מיידי, מדויק ורזולוציה גבוהה של פרטים נאים לאורך נפח תלת ממדי גדול. באמצעות כלי זה, יאנג וצוות המחקר שלו רשמו את הפעילות העצבית של העכבר בזמן אמת.
"האלגוריתם שלנו משלב פרשנות, יעילות, מדרגיות ודיוק", אמר פנג טיאן, חוקר פוסט -דוקטורט במעבדה של יאנג ובמחבר הראשון במאמר המתאים. "זה דורש רק כמות מינימלית של נתוני אימונים, ובכל זאת זה יכול לעבד מערכי נתונים רחבי היקף בצורה חזקה ומדויקת במהירות גבוהה."
טריק כובע
על ידי הפיכת המיקרוסקופ שלו לקטן וארגונומי מספיק כדי שעכבר יביא ללבוש בנוחות ובבטיחות כשהוא נע בחופשיות, יאנג שואף לאפשר למדעי המוח ללמוד התנהגות בזמן אמת.
רק ב -3 סנטימטרים רבועים, בערך בגודל ענבים, וסביב משקלם של ארבע פרוטות ב -10 גרם, Deepinminiscope כמעט שם.
כאשר מוקדם יותר, עיצובים דומים הוגבלו על ידי טביעת הרגל הגדולה של מצלמה מסורתית, Deepinminiscope משתמשת בחיישן קומפקטי כמו לוח מעגלים חשוף עם חיישן תמונה, ולא מערכת עצמאית וסגורה.
המטרה הסופית של יאנג היא מכשיר סנטימטר 2 רבוע, שהוא משווה לגודל הכובע לעכבר. בנוסף, לאיטרציה הבאה, יאנג רוצה להפוך את המכשיר אלחוטי.
"על ידי הפעלת התבוננות בזמן אמת בפעילות המוח בעכברים המתנהגים באופן חופשי, טכנולוגיה זו לא רק מקדמת את ההבנה הבסיסית שלנו כיצד המוח מעבד מידע ומניע התנהגות, אלא גם תורמת לשיפור ההבנה שלנו בהפרעות המוח ולהתפתחות אסטרטגיות טיפוליות עתידיות בבני אדם."
