Цельноклеточный зажим включает в себя приведение полой стеклянной пипетки в контакт с клеточной мембраной нейрона. SPUTNIK ANIMATION AND MIT MCGOVERN INSTITUTE
УСТРОЙСТВО: цельноклеточный зажим, метод, отмеченный Нобелевской премией для регистрации электрической активности нейронов, никогда не выглядел так хорошо. Робот размером с обувную коробку опускает тонкую стеклянную пипетку с острым концом до 1 микрометра в мозг обезболенной мыши. Робот перемещает пипетку внутри мозга, почти незаметно, охотясь за нейронами. Когда стеклянный наконечник врезается в нейрон, рука робота мгновенно останавливается и подает всасывание через пипетку, образуя уплотнение с клеточной мембраной. После прикрепления пипетка разрывает небольшое отверстие в мембране и регистрирует внутреннюю электрическую активность клетки.
По словам изобретателей робота, которые опубликовали свою конструкцию ранее в этом месяце (6 мая) в журнале Nature Methods, автоматизированный процесс выполняет фиксацию пластыря in vivo быстрее и точнее, чем ручной зажим пластыря. ,
Цельноклеточный зажимной робот
КУРЕТЕС КРЕЙГ ЛЕС, ГРУЗИЯ ТЕХ
«Благодаря добавлению робота это сделает [закрепление патчей in vivo] гораздо более доступным для тех, кто раньше не думал об этом», - сказал он. Дерек Боуи который изучает нейронные рецепторы в университете Макгилла в Монреале, Канада, и не принимал участия в исследовании.
ЧТО НОВОГО: Идея проста: записать электрическую активность одного нейрона в живом мозге. Выполнение не таково: исследователям требуются месяцы, чтобы освоить эту технику, и даже опытный патч-скрепер регистрирует только 2-4 успешных чтения в день. На самом деле этот процесс настолько трудоемок, что только около 30 лабораторий в мире выполняют фиксацию цельноклеточных пластырей in vivo (хотя другие делают это в чашке). Но исследователи продолжают использовать эту технику более 30 лет из-за ее ценности. «Это действительно мощный метод для определения типа нейрона, который вы ищете, определения электрофизиологии больного нейрона или выяснения того, как лекарство влияет на работу нейрона», - сказал соавтор Крейг Форест директор Лаборатории прецизионных биосистем Грузинского технологического института. «Но это действительно очень сложно».
Новый робот, фиксирующий пластыри, делает запись in vivo всего за 3-5 минут, обнаруживает клетки с точностью до 90 процентов и обеспечивает успешное уплотнение с помощью клеточной мембраны примерно в 40 процентах случаев. В целом, машина, произведенная в сотрудничестве с исследователями из Массачусетского технологического института, примерно на 50 процентов более успешна, чем человек, пытающийся сделать запись вручную, сказал Форест.
ВАЖНОСТЬ: Робототехника оказала значительное влияние на многие области биологии, но она редко применяется в нейробиологии, сказал Форест. «Мы рады внести робототехнику в живой мозг», - сказал он. Команда уже начала использовать робота в сотрудничестве с базирующимся в Сиэтле Институтом Аллена для 10-летний проект каталогизировать все типы нейронов в мозге мыши.
Конструкция робота находится в свободном доступе на autopatcher.org или собранного робота можно приобрести через дочернюю компанию, Невроматические устройства , По словам Фореста, робота можно настроить и использовать в течение одного дня - разительное отличие от 6 месяцев, которые обычно требуются для обучения аспиранта или постдока, как выполнять технику вручную. «Думаю, постдоки теперь могут просто сидеть дома или где-нибудь на пляже», - сказал Боуи со смехом.
Исследователь Массачусетского технологического института Эд Бойден (слева) и технические специалисты из Джорджии Сухаса Кодандарамая (сидит) и Крейг Форест
КУРТЕСИЯ МИТ
НУЖДАЕТСЯ В УЛУЧШЕНИИ: эту технику можно сделать еще более полезной, если использовать ее вместе с другим новым инструментом под названием исправление теней сказал Боуи. Патчирование теней, разработанное в 2008 году Майклом Хауссером и его коллегами из Лондонского университетского колледжа, включает распыление флуоресцентного красителя во внеклеточном пространстве вокруг нейрона с целью визуализации формы клетки.
По словам Фореста, команда MIT / Georgia Tech уже модифицировала робота для выполнения аналогичной техники: вместо того, чтобы вводить краситель во внеклеточное пространство, робот вводит матрицу в сам нейрон, чтобы визуализировать ее форму. Настройка также может быть изменена для извлечения ДНК для секвенирования генома клетки. В настоящее время исследователи работают над увеличением количества электродов, управляемых одним роботом, для одновременной записи с нескольких нейронов, и пытаются упростить процесс, чтобы один оператор мог одновременно управлять несколькими роботами. «Мы открыты для сотрудничества с людьми, которые хотят идти по этому пути в новых направлениях», - сказал Форест.
SB Kodandaramaiah, и др., "Автоматизированная целочисленная патч-электрофизиология нейронов in vivo ", Методы природы , doi: 10.1038 / nmeth.1993, 2012.
