Sinir Hücrelerinden Geçen Sinyalleri Yakalayan Ultra Hızlı Kamera Geliştirildi

Caltech'teki bilim adamları, sinir hücrelerinden geçerken uyarıların görüntülerini kaydedebilen yeni ultra hızlı kamera bir geliştirdiler. Kamera aynı zamanda elektronikte, elektromanyetik darbelerin yayılması gibi inanılmaz derecede hızlı diğer olayların videosunu da çekebilir.


Geliştirilmiş sıkıştırılmış ultra hızlı fotoğrafçılık (Diff-CUP) olarak bilinen kamera teknolojisi, Lihong Wang'ın laboratuvarında geliştirildi. Bren Tıp Mühendisliği ve Elektrik Mühendisliği Profesörü, Andrew ve Peggy Cherng Tıp Mühendisliği Liderlik Başkanı ve tıp mühendisliğinden sorumlu yöneticidir.


Diff-CUP, ışık hızında hareket ederken lazer darbelerinin görüntülerini yakalayabildiği ve saniyede 70 trilyon kare hızında video kaydedebildiği gösterilen Wang'ın diğer CUP sistemlerine benzer şekilde çalışır.


Diğer CUP sistemlerinde bulunan aynı yüksek hızlı kamera teknolojisiyle başlayan Diff-CUP, onu Mach–Zehnder interferometre adı verilen bir cihazla birleştirir. İnterferometre, önce bir lazer ışığı demetini ikiye bölerek, bölünmüş demetlerden yalnızca birini bir nesneden geçirerek ve ardından demetleri yeniden birleştirerek nesneleri ve malzemeleri görüntüler. Işık dalgaları, içinden geçtikleri nesnelerden etkilendiğinden ve farklı malzemeler onları farklı şekillerde etkilediğinden, görüntülenen malzemeden geçen ışının dalgaları, diğer ışının dalgaları ile senkronize olmayacaktır. Işınlar yeniden birleştirildiğinde, senkronize olmayan dalgalar, görüntülenen nesne hakkında bilgi ortaya çıkaran desenlerde birbirleriyle etkileşime girer.


Bir sinir hücresinden geçen bir elektrik darbesini kendi gözlerinizle veya geleneksel bir ışık mikroskobunda göremezsiniz. Dolayısıyla, Mach–Zehnder interferometresi bu darbelerin görüntülenmesine izin verir ve CUP kamera, görüntüleri inanılmaz derecede yüksek kare hızlarında yakalar.


Wang, "Sinir sinyallerini görmek, bilimsel anlayışımız için esastır, ancak mevcut görüntüleme yöntemlerinin sağladığı hız ve hassasiyet eksikliği nedeniyle henüz elde edilememiştir" diyor.


Wang'ın araştırma ekibi ayrıca elektromanyetik darbelerin (EMP) yayılmasının fotoğraflarını da çekti. Bazı malzemelerde bunlar neredeyse ışık hızında hareket edebilirler. Bu durumda, elektromanyetik darbeleri, benzersiz optik ve elektriksel özelliklere sahip bir tuz olan bir lityum niyobat kristalinden geçirdiler. Bir EMP'nin bu malzemeden geçtiği son derece yüksek hıza rağmen, kamera onu net bir şekilde görüntüleyebildi.

Wang, “Periferik sinirlerde yayılan sinyallerin görüntülenmesi ilk adımdır” diyor. “Beynin nasıl çalıştığına ışık tutacak bir merkezi sinir sistemindeki canlı trafiği görüntülemek önemli olurdu.”


Kaynak: https://scitechdaily.com/caltechs-new-ultrafast-camera-captures-signals-traveling-through-nerve-cells/