Ученые установили «окно» в черепе насекомого, через которое можно наблюдать за деятельностью мозга

Многим из наших читателей наверняка доводилось не раз видеть кадры из ранних научно-фантастических фильмов, на которых демонстрировались головы людей и других живых существ со вскрытой черепной коробкой. Нечто подобное сделали исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Диего (University of California San Diego, UCSD). Только в данном случае все выглядит не столь ужасающе, ведь объектом для вскрытия черепа является крошечная мушка-дрозофила. «Окно», прорезанное в хитиновой оболочке черепа мушки, является частью сложной системы под названием «Flyception», которая позволяет с высокой точностью проследить все, что происходит в недрах примитивного мозга этого живого существа.

Первым делом исследователи хирургическим способом удалили часть хитиновой оболочки, покрывающей голову мушки. Площадь этой области приблизительно равна размеру нескольких маленьких крупинок соли и сделанное отверстие было запечатано при помощи тончайшего кремниевого «пластыря». Поверх кремния был наложен еще один тонкий слой из прозрачного материала, используемого обычно для изготовления предметных стекол для микроскопа. Через получившееся «окно» четко и ясно видно верхнюю часть мозга мушки, известную под названием protocerebrum.

Но не сделанное учеными «окно в мозг» играет главную роль в системе «Flyception». Для того, чтобы получить возможность контроля мозговой деятельности ученым пришлось разработать специальную технологию наблюдений, в которой используются три независимые камеры и система из вращающихся зеркал.

Поскольку мушка является живым существом и постоянно перемещается, две камеры отслеживают текущее положение тела насекомого и положение «окна» на черепе. Данные от этих камер, пройдя через математическую обработку, управляют положением зеркал так, что голова насекомого постоянно находится в их фокусе. Луч лазера, отраженный от этих зеркал, освещает мозг насекомого и заставляет светиться флуоресцентные маркеры на основе кальция, которые позволяют идентифицировать отдельные нейроны. Вся система работает в режиме реального времени и ее скорость работы составляет тысячу кадров в секунду, что само по себе является новшеством и немалым достижением.

Следует отметить, что данная работа была произведена в рамках глобальной исследовательской программы BRAIN, конечной целью которой является составление точных карт мозговой деятельности живых существ в их естественной среде обитания и нормальном поведении. Изучение мозга дрозофил является первым шагом, самым простым шагом из-за того, что мозг этого существа состоит из 100 тысяч нейронов. Тем не менее, несмотря на такую простоту, мозг мушки действует точно так же, как и мозг любого более высшего существа. И ученые планируют использовать все разработанные ими технологии и приобретенные навыки в дальнейшей работе для изучения деятельности мозга приматов и, возможно, человека.