Изучение принципов работы человеческого мозга требует глубокого понимания того, как нейронные схемы работают у животных, в том числе лабораторных мышей. Такие исследования возможны с помощью мониторинга активности мозга посредством микроскопа, обеспечивающего надлежащее высокое разрешение, чтобы рассмотреть отдельные нейроны и соседних с ними.
Двухфотонная флуоресцентная микроскопия заметно расширила круг возможностей ученых. Очередной рывок в технологическом развитии сделала лаборатория Спенсера Лавера Смита в Калифорнии. Смит работает для того, чтобы «раздвинуть границы мультифотонной микроскопии для изучения аспектов неврологии».
Новый микроскоп описывается как «двойные автономные усовершенствованные сканирующие двигатели для двухфотонной визуализации с обширным полем зрения». Устройство обеспечивает беспрецедентную способность визуализации мозга, имеет самое большое поле зрения (до 25 кв.мм), что позволяет ему обеспечить субклеточное разрешение нескольких областей мозга.
Создатели оптимизируют три основных направления: разрешение для осмотра отдельно взятых нейронов, поле зрения для единовременного охвата нескольких участков мозга и быстрота визуализации для захвата изменений в активности нейронов. Некоторые события в мозге длятся не дольше секунды, поэтому нет времени перемещать микроскоп; необходимо получить всю информацию за один снимок.
Мощные лазеры, которые управляют двухфотонными системами визуализации, поставляют сверхбыстрые, сверхинтенсивные импульсы света, каждый из которых минимум в 1000000000 раз ярче света солнца и продолжается всего 0,0001 нс. Один луч делится на два полностью независимых луча, что позволяет микроскопу охватывать две области единовременно, причем каждая из них настроена на разные параметры получаемой на выходе картинки.