Các nhà khoa học phát triển một công cụ cải tiến để giúp hiểu biết cấu trúc bộ não

Trong não, hàng tỷ tế bào thần kinh kết nối với nhau, trao đổi thông tin, lưu trữ ký ức, phản ứng với hiểm nguy và hơn thế nữa. Các nhà khoa học hầu như không làm trầy xước bề mặt của cơ quan phức tạp nhất này, nhưng một thiết bị mới để tự động thu thập mô nhằm phân tích có thể cho phép đi sâu hơn và nhanh hơn vào não.

Nghiên cứu của họ đã được công bố trên Tạp chí Automatica Sinica của IEEE / CAA, một ấn phẩm chung của IEEE và Hội Tự động hóa Trung Quốc.

Tác giả Long Cheng, giáo sư tại Phòng thử nghiệm về Quản lý và Điều khiển Hệ thống Phức tạp, Hội Tự động hóa, Viện Hàn lâm khoa học Trung Quốc cho biết: "Mục tiêu cuối cùng của nghiên cứu này là thúc đẩy hơn nữa tốc độ và chất lượng của 3D – sự tái tạo các kết nối thần kinh não",

Hiện tại, các nhà nghiên cứu tạo ra các lát mỏng nối tiếp mô não được sinh thiết hoặc các mẫu mô động vật — nhỏ hơn chiều rộng của sợi tóc người — bằng cách sử dụng một công cụ cắt gọi là dao siêu vi phẫu. Mô nổi trong nước, từ đó các nhà nghiên cứu thu thập các phần mô này và đặt chúng lên một tấm silicon để chụp ảnh bằng kính hiển vi điện tử. Sau khi chụp hình ảnh, chúng được tái tạo kỹ thuật số thành mô hình 3D.

Cheng cho biết: “Việc thu thập thủ công các phần não đòi hỏi người thực hiện phải có trình độ chuyên môn rất cao và nó cũng mất thời gian và năng lượng đáng kể”. "Một cách tự nhiên để khắc phục hạn chế này là dùng kỹ thuật tự động hóa sử dụng một robot để cải thiện hiệu quả thu thập".

Các nhà nghiên cứu đã phát triển một tấm silicon hình tròn xoay như một phần của dao siêu vi phẫu. Khi các phần não bị cắt, chuyển động quay sẽ di chuyển tấm nước để các phần não này tự động dính vào tấm nước đó. Thiết bị, được gọi là dao cực siêu vi phẫu, nền silicon tự động (ASUM), do một hệ thống tự động điều khiển phát hiện các phần não trên bề mặt nước nhằm cải thiện hiệu quả thu thập, tăng số lượng các phần não mà mỗi tấm nước có thể chứa.

"ASUM có thể giảm yêu cầu kỹ năng thu thập của người dùng và người dùng ít phải can thiệp hơn so với việc sử dụng các thiết bị hỗ trợ hiện có", Cheng nói. "Nó cũng đảm bảo chất lượng hình ảnh hiển vi điện tử của các phần não mà không cần các thao tác phức tạp để xử lý quá trình tiếp theo".

Tuy nhiên, Cheng cho biết, đây không phải là một hệ thống hoàn toàn tự động, vì thiết bị không thể tự động thay thế tấm nước silicon. Tiếp theo, các nhà nghiên cứu dự định giới thiệu một thiết bị thay thế tấm nước silicon tự động kết hợp hệ thống điều khiển tiên tiến.

Cheng nói: “Hiểu được cấu trúc của các kết nối thần kinh trong não rất hữu ích để khám phá cơ chế hoạt động của não người, nhằm thúc đẩy việc chẩn đoán và điều trị các bệnh về não cũng như sự phát triển của các hệ thống thông minh tương tự như não. "Mục tiêu cuối cùng của chúng tôi là kiểm tra xem liệu chất lượng và hiệu quả của việc tái tạo mạng lưới thần kinh của não có thể được cải thiện bằng thiết bị thu thập tự động này hay không".

Hội Tự động Hóa – Trung Quốc

Thanh Bình dịch

Nguồn: Lab Manager- Hoa Kỳ