Et nyt mikroskop gør det muligt at følge store grupper af celler længere inde i forsøgsdyrs hjerner. LIFT-systemet, beskrevet i Nature Communications den 20. oktober, har registreret calciumsignaler fra mere end 1.500 celler på tværs af hippocampusområdet CA1, omgivende hvid substans og nærliggende dybe lag af hjernebarken hos mus.

Hadas Frostig og kolleger kombinerer et særligt scanningsmodul med tre-foton-mikroskopi og støjreduktion baseret på deep learning. Synsfeltet er større end tre kvadratmillimeter. I rotter demonstrerer holdet desuden billeddannelse med et højt signal-støj-forhold 1,2 millimeter nede i hjernebarken.

Nyheden er den fagfællebedømte publikation. En tidligere udgave af arbejdet blev offentliggjort som preprint den 21. marts 2025. Resultaterne skal derfor ikke præsenteres som noget, forskerne først viste i går.

Et større udsnit af hjernens arbejde

Hjerneaktivitet foregår i netværk. En måling fra få celler kan give præcis viden om et lille område, men den fortæller ikke nødvendigvis, hvad der samtidig sker omkring det. Et større synsfelt giver forskere mulighed for at undersøge flere dele af samme forløb under de samme forsøgsbetingelser.

En enkel sammenligning er at lytte til en samtale med flere deltagere. Hvis kun én mikrofon er tændt ad gangen, er det vanskeligt at vide, hvem der svarede på hvem. Flere samtidige målinger giver et bedre grundlag for at undersøge sammenhænge, men beviser ikke i sig selv, at den ene deltager forårsagede den andens reaktion.

Forskerne oplyser, at LIFT er bygget af komponenter, som kan købes færdige, selv om systemets scanning er særligt tilrettelagt. Mikroskopet kan tilpasses forskellige billedskalaer og optagelseshastigheder. Det er et forskningsinstrument til dyreforsøg, ikke en scanner til mennesker.

Hvordan bliver celleaktivitet til lys?

Calciumbilleddannelse udnytter, at ændringer i cellers calciumindhold kan kobles til ændringer i fluorescens. Et indikatorstof eller et særligt protein gør dermed en biologisk proces synlig gennem lys. Kameraet eller detektoren registrerer lyssignalet, som derefter skal analyseres.

Et grundlæggende forskningsarbejde om GCaMP6-sensorer viste allerede i 2013, hvordan udvikling og afprøvning af fluorescerende proteiner kunne forbedre følsomheden. Forskerne testede sensorer i dyrkede nerveceller og i blandt andet mus, fluer og zebrafisk. Genetisk kodede sensorer gav også mulighed for at målrette målinger mod bestemte celletyper.

Det ældre arbejde er baggrund for måleprincippet, ikke en ekstra test af LIFT. En god lyssensor og et godt mikroskop løser forskellige dele af opgaven: Sensoren omsætter biologiske ændringer til lys, mens optikken skal indsamle lyset og skelne det fra baggrunden.

Et lyssignal er ikke en tanke

Det er vigtigt at holde målingen adskilt fra fortolkningen. En ændring i fluorescens er et registreret signal fra en indikator. Hvad signalet siger om en bestemt celles rolle, afhænger også af forsøget, cellernes identitet og den adfærd, som undersøges.

Flere synlige celler betyder derfor ikke automatisk, at forskerne kan aflæse en erindring eller en beslutning. Det giver et mere omfattende datagrundlag for at teste konkrete hypoteser. Påstande om en funktion kræver stadig, at forsøgsdesignet kan skelne mellem alternative forklaringer.

Den samme forsigtighed gælder billedbehandling. Når en metode bruger en lært model til at reducere støj, bør man undersøge, om vigtige signaler bevares, og om behandlingen ændrer de mønstre, man vil analysere. Et billede, der ser renere ud, er ikke alene dokumentation for en mere korrekt biologisk konklusion.

Det praktiske spørgsmål er, hvad man kan måle sammen

For et laboratorium er valget af mikroskop et spørgsmål om flere hensyn samtidig: hvilke celler der skal følges, hvor dybt de ligger, hvor hurtigt signalerne ændrer sig, og hvor længe forsøget skal vare. Et stort synsfelt er én egenskab blandt flere.

Den nye publikation er accepteret og fagfællebedømt, men tidsskriftet viser foreløbig en tidlig udgave før afsluttende redigering. Dens konkrete bidrag er et redskab til at undersøge større cellepopulationer i dybe områder. Hvilke nye indsigter det giver om hjernen, afhænger af de forsøg, forskere bruger det til.

Kilder og videre læsning

Har du fundet en fejl? Læs om rettelser.