สาขาวิชาประสาทวิทยามีการพัฒนาไปไกลมาก โดยเริ่มจากการบันทึกเซลล์ประสาทด้วยอิเล็กโทรดอิเล็กโทรดเดียวในแต่ละครั้ง และพัฒนาไปจนถึงการบันทึกกิจกรรมของเซลล์ประสาทหลายตัวพร้อมกันโดยใช้เทโทรดที่ฝังอยู่ในสมองของ (โดยทั่วไป) หนูและลิง ในปัจจุบัน ความก้าวหน้าในกล้องจุลทรรศน์เรืองแสงและวิศวกรรมโปรตีนเรืองแสง รวมกับการบันทึกแบบมัลติอิเล็กโทรด
ช่วยให้ได้รายละเอียดเชิงพื้นที่ของกิจกรรมทางไฟฟ้า
ของเซลล์ประสาทในร่างกายแบบเรียลไทม์ในการศึกษาเมื่อเร็ว ๆ นี้ที่ตีพิมพ์ในNatureทีมงานของAllen Instituteได้ดำเนินการต่อไป โดยบันทึกกิจกรรมของเซลล์ประสาทหลายร้อยเซลล์ในคราวเดียวเพื่อสร้างชุดข้อมูลกิจกรรมทางไฟฟ้าของเซลล์ประสาทที่ใหญ่ที่สุดในโลก
สู่การทำแผนที่ที่ครอบคลุมของกิจกรรมสมองJoshua Siegle , Xiaoxuan Jiaและเพื่อนร่วมงานใช้ประโยชน์จากเทคโนโลยีที่พัฒนาขึ้นก่อนหน้านี้ที่เรียกว่าNeuropixelsเพื่อให้ครอบคลุมกิจกรรมของเซลล์ประสาทหลายช่องสัญญาณขนาดใหญ่และมีความละเอียดสูง Neuropixels เป็นโพรบซิลิคอนที่มีช่องบันทึก 384 ช่อง; ด้วยการใช้โพรบเพียงสองอัน เซลล์ประสาทเดี่ยวที่แยกออกมาอย่างดีมากกว่า 700 เซลล์สามารถบันทึกได้พร้อมกันทั่วบริเวณต่างๆ ในสมอง (ของเมาส์)
ทีมงาน Allen Institute นำโดยShawn OlsenและChristof Kochใช้ Neuropixels เพื่อบันทึกกิจกรรมจากเซลล์ประสาทหลายร้อยเซลล์ในพื้นที่การมองเห็นที่แตกต่างกันถึงแปดแห่งในสมองในหนูที่ตื่นอยู่และจับจ้องไปที่สิ่งเร้าทางสายตาที่หลากหลาย ในทางตรงกันข้ามกับการบันทึกแบบหลายช่องสัญญาณแบบกระจัดกระจาย การครอบคลุมพื้นที่สมองหลายส่วนในคราวเดียวที่มีการแปลเป็นภาษาท้องถิ่นสามารถเปิดเผยข้อมูลไหลผ่านสมองได้ นอกจากนี้ การเก็บข้อมูลจากส่วนต่างๆ ในสมองไปพร้อม ๆ กันจะช่วยเผยให้เห็นว่าสมองทำงานอย่างไรผ่านปฏิสัมพันธ์ของส่วนต่างๆ เหล่านี้
ค้นหาลำดับชั้นระหว่างการประมวลผลข้อมูล
ทีมงานได้ฝังโพรบ Neuropixels เข้าไปในสมองของสัตว์ขนาด 3.5 มม. เพื่อวัดการตอบสนองจากเยื่อหุ้มสมองที่มองเห็น (เปลือกตามองเห็นหลักและบริเวณเปลือกนอกที่สูงกว่า 5 แห่ง) และพื้นที่ทาลามิก ในระหว่างการบันทึก หนูจะดูสิ่งเร้าทางสายตาตามธรรมชาติและประดิษฐ์ต่างๆ อย่างเงียบๆ ซึ่งรวมถึงตะแกรงลอยและแสงวาบเต็มสนาม โดยการวัดความล่าช้าของเวลาในการทำงานของเซลล์ประสาทระหว่างส่วนต่างๆ ของสมอง ตลอดจนขนาดของช่องการมองเห็นที่เซลล์ประสาทแต่ละเซลล์ตอบสนอง ทีมงานได้ตั้งข้อสังเกตว่าการไหลของข้อมูลเป็นไปตามการจัดลำดับชั้น
การบันทึก Neuropixels
แต่ละเซลล์ประสาทที่บันทึกไว้จะแสดงด้วยจุดที่ตำแหน่งเชิงพื้นที่ในกรอบพิกัดทั่วไปของอัลเลน สีแสดงถึงระดับความสูงของศูนย์ภาคสนามที่เปิดกว้าง ซึ่งเผยให้เห็นแผนที่ของพื้นที่การมองเห็นที่แตกต่างกันอย่างราบรื่นเมื่อรวมการทดลองต่างๆ มีการแสดงเซลล์ประสาทสำหรับพื้นที่การมองเห็นของเยื่อหุ้มสมองหกส่วน (ซ้าย) และนิวเคลียสธาลามิกที่มองเห็นสองจุด (ขวา) (มารยาท: Shawn Olsen)
นักวิจัยยังได้ดำเนินการบันทึก Neuropixels ในหนูอีกชุดหนึ่งที่ได้รับการฝึกฝนให้ตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงทางสายตา พวกเขาพบโครงสร้างแบบลำดับชั้นที่คล้ายคลึงกันในกิจกรรมระหว่างงานด้านพฤติกรรมนี้: เซลล์ประสาทในพื้นที่ที่มองเห็นได้สูงกว่าในลำดับชั้นจะตอบสนองอย่างรุนแรงมากขึ้นเมื่อสิ่งเร้าเปลี่ยนไป การบันทึกช่วยให้นักวิจัยสามารถอนุมานความสำเร็จของสัตว์ในการตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของสิ่งเร้าทางสายตาโดยเพียงแค่ดูที่กิจกรรมทางไฟฟ้าของเส้นประสาท ที่น่าสนใจคือ การสังเกตกิจกรรมในพื้นที่ที่มีลำดับสูงกว่าทำให้นักวิจัยสามารถคาดการณ์ความสำเร็จเหล่านี้ได้อย่างแม่นยำมากขึ้น ซึ่งบ่งชี้ว่าพื้นที่เหล่านี้มีแนวโน้มที่จะมีส่วนร่วมในการชี้นำพฤติกรรม
ในกรณีที่ไม่มีแสงพื้นหลัง (ลบอินพุตภาพออกจากหนู)
เซลล์ประสาทเดียวกันยังคงยิงอยู่ อย่างไรก็ตาม ลำดับของการไหลของข้อมูลหายไป ซึ่งอาจหมายความว่าจำเป็นต้องมีลำดับชั้นในการประมวลผลข้อมูลและทำความเข้าใจแง่มุมต่างๆ ของโลกรอบตัวเรา แม้ว่าการมองเห็นของเมาส์จะไม่เหมือนกับมนุษย์ แต่นักประสาทวิทยายังคงสามารถเรียนรู้หลักการทำงานหลายอย่างของการประมวลผลทางประสาทสัมผัสที่สามารถสรุปได้ว่ามนุษย์รับรู้และประมวลผลข้อมูลอย่างไรในระดับหนึ่ง
“ในระดับที่สูงมาก เราต้องการทำความเข้าใจว่าทำไมเราจึงต้องมีพื้นที่การมองเห็นหลายจุดในสมองตั้งแต่แรก” Siegle กล่าว “แต่ละพื้นที่เหล่านี้มีความเชี่ยวชาญอย่างไร แล้วพวกเขาจะสื่อสารกันและประสานกิจกรรมของพวกเขาอย่างไรเพื่อเป็นแนวทางในการโต้ตอบของคุณกับโลกอย่างมีประสิทธิภาพ”
ในการทดลอง นักวิจัยได้วัดความถี่เรโซแนนซ์การหมุนของอิเล็กตรอนของสุนัขชีพด็อกด้วยความแม่นยำสูงโดยใช้เทคนิคเลเซอร์ที่เรียกว่า Ramsey side-of-fringe จากนั้นพวกเขาจึงใช้ความถี่เรโซแนนซ์นี้เพื่อตรวจจับสถานะการกระตุ้นของการหมุนด้วยนิวเคลียร์แต่ละครั้ง อย่างไรก็ตาม เทคนิคการตรวจจับจะใช้ได้เฉพาะในกรณีที่กลุ่มสปินนิวเคลียร์ที่อลหม่านถูกทำให้เย็นลงจนถึงอุณหภูมิต่ำสุดในขั้นแรก (โดยใช้ลำแสงเลเซอร์อีกลำหนึ่ง) เพื่อให้สปินเริ่มทำหน้าที่เป็นตัวกระตุ้นการหมุนของนิวเคลียสร่วม หรือคลื่นสปินด้วย สถานะที่กำหนดไว้
Atatüreอธิบายว่านี่เป็นเพราะการหมุนของนิวเคลียร์เพียงครั้งเดียวที่ฉีดเข้าไปในคลื่นการหมุนนั้นง่ายต่อการเลือกมากกว่าการหมุนที่ฉีดเข้าไปในกลุ่มสปินที่วุ่นวาย (ไม่ระบายความร้อน) “ถ้าเราลองนึกภาพกลุ่มเมฆหมุนของเราเป็นฝูงแกะ 100,000 ตัวที่เคลื่อนที่แบบสุ่ม แกะตัวหนึ่งเปลี่ยนทิศทางอย่างกะทันหันจะมองไม่เห็น” เขากล่าว “แต่ถ้าทั้งฝูงเคลื่อนไหวเป็นคลื่นที่ชัดเจน แกะตัวเดียวเปลี่ยนทิศทางจะสังเกตเห็นได้ชัดเจนมาก”
การวัดที่อ่อนแอติดตามการหมุนของนิวเคลียร์เดี่ยวโดยการควบคุมสถานะรวมของการหมุน 100,000 ครั้ง นักวิจัยสามารถตรวจจับการมีอยู่ของข้อมูลควอนตัมที่เก็บไว้เป็น qubit ที่พลิกกลับได้อย่างแม่นยำสูงถึง 1.9 ppm สำหรับอุปกรณ์ ความแม่นยำนี้แสดงถึงขีดจำกัดพื้นฐานที่กำหนดโดยกลศาสตร์ควอนตัม
หลังจากควบคุมและตรวจจับในกลุ่มนิวเคลียสขนาดใหญ่ ทีมเคมบริดจ์กล่าวว่าขณะนี้มีแผนที่จะแสดงการจัดเก็บและดึงข้อมูลควอนตัมบิตเต็มเป่าโดยใช้เทคนิคของมัน Atatüre บอกกับ Physics Worldว่า “ความสามารถในการทำเช่นนี้ได้จะช่วยให้เราสามารถเอาชนะโครงสร้างหลักสำหรับอินเทอร์เน็ตควอนตัม นั่นคือ หน่วยความจำควอนตัมที่กำหนดขึ้นได้ซึ่งเชื่อมต่อกับแสง
Credit : superactiveviagra.net superdryoutlet.org superturks.org tanecsopsom.com tenorminshoprx.net
