ساخت اولین میکروسکوپ رباتیک برای مطالعه اجسام متحرک

به گزاش گروه علم و فناوری آنا به نقل از گیزمگ، میکروسکوپ یکی از وسایل و ابزارهای لازم برای مطالعات علمی به شمار می‌رود اما معمولا جسمی که زیر میکروسکوپ قرار می‌گیرد باید بی‌حرکت باشد و در صورت خزیدن از زیر عدسی و دور شدن از مرکز دید، تحقیق به طور کامل و دقیقه انجام نمی‌شود.

محققان دانشگاه «اوزاکا» و «توهوکو» برای رفع این مشکل، یک میکروسکوپ رباتیک ابداع کرده‌اند که اجسام متحرک را به طور خودکار زیر میکروسکوپ ردیابی می‌کند تا محقق به راحتی بتواند تحقیق خود را انجام دهد. از این میکروسکوپ قرار است برای مطالعه فعالیت مغز استفاده شود.

یکی از بزرگ‌ترین اکتشافاتی که در زمینه علوم اعصاب صورت گرفته، ابداع «اپتوژنتیک» (تصویربرداری عملکردهای مغزی) است که در واقع، علم استفاده از نور به منظور تحریک سلول‌های عصبی به روش مهندسی ژنتیک است. در این روش دقت بالایی روی مطالعه ارتباط بین فعالیت مغز و رفتار به کار می‌رود اما کاربرد آن در خارج از محیط کشت بافت می‌تواند کمی دشوار باشد.

«کرم الگانس نماتد» نمونه خوبی برای این روش است که نوعی معادل میکروسکوپی موش آزمایشگاهی محسوب می‌شود. این کرم گرد کوچک از آنجا که سریع رشد می‌کند و بدن شفافی دارد و در مقایسه با 100 میلیارد سلول عصبی مغز انسان، سیستم عصبی ساده‌‌ای با 302 عصب دارد، نمونه مطلوبی برای شیوه اپتوژنتیک است.

کار کردن با نماتدهای زنده کمی آزاردهنده است زیرا در هر ثانیه 0/1 میلی‌متر حرکت می‌کنند بنابراین خزیدن آنها از دامنه دید میکروسکوپ که در کم‌تر از یک ثانیه انجام می‌شود، کار تحقیق را دشوار و طولانی می‌کند.

محققان نوعی میکروسکوپ رباتی را به نام OSaCaBeN (OSB) ابداع کرده‌اند که قادر است کرم‌هایی را که حرکت می‌کنند، ردیابی کند. با استفاده از فناوری این دستگاه موسوم به «نقشه‌برداری تصویری»، نور از طریق مجموعه‌ای از عدسی‌ها و شکاف‌دهنده‌های پرتویی انتقال می‌یابد تا از این طریق نماتدها را با رنگ‌های مختلف و نور مادون قرمز نابود کند.

این کار به سیستم امکان می‌دهد که با تنظیم مداوم مرحله موتوری که نمونه‌ها روی آن قرار می‌گیرند، از الگوهای تشخیصی برای شناسایی و ردیابی سر کرم با اندازه 0/001 میلی‌متر استفاده کند.

این سیستم با استفاده از این روش، علاوه بر نگه داشتن نماتد در محدوده دید میکروسکوپ، محدوده دید را به گونه‌ای فراهم می‌کند که سلول‌های عصبی را ردیابی و روی آن تمرکز کند تا از این طریق، آنها را با استفاده از پرتوی مناسبی از نور تحریک کند.

به گفته محققان این تنها میکروسکوپ رباتیکی است که می‌تواند دو کار را همزمان با هم انجام دهد. با وجود این که تشخیص تصاویر معمولا چند ساعت به طول می‌انجامد، میدان دید ربات 200 بار در ثانیه است. این مقدار به محققان اجازه می‌دهد که بتوانند فعالیت‌های مداوم سلول‌های عصبی چندگانه را هنگام حرکت در مغز کرم اندازه‌گیری کنند.

این گروه تحقیقاتی اکنون از این میکروسکوپ برای مطالعه دوپامین استفاده می‌کنند که حرکت، احساسات و انگیزش‌های مغز حیوانات را تنظیم می‌کند. محققان در مطالعات بعدی کاربرد از این میکروسکوپ برای مطالعه سایر حیوانات ساده مانند «گورخرماهی» استفاده خواهند کرد.

مترجم: ندا اظهری