Neuropixels probes promise new era of brain research / Le sonde dei neuropixel promettono una nuova era della ricerca del cervello
Humanity may be on the cusp of an exciting new phase of neuroscience thanks to the development of highly sensitive silicon devices called Neuropixels probes.
Created by an international team including UCL and nanotechnology company imec, the probes are 10mm long and just 70×20µm wide – thinner than a human hair. Each one contains 960 recording sites, measuring the activity of hundreds of different neurons across multiple brain regions. According to the researchers, the probes will enable the study of more neurons simultaneously than ever before, and could provide insight on conditions such as Alzheimer’s and depression.
“To understand the brain we need to understand how a lot of neurons spread all over the brain work together,” said co-author Professor Matteo Carandini, from UCL’s Institute of Ophthalmology.
“Until recently, it was possible to measure the activity of individual neurons within a specific spot in the brain or to reveal larger, regional patterns of activity—but not to do both at the same time.”
Neuropixels probes automatically transform the brain’s electrical signals into digital data ready for computational analysis. Researchers at UCL have developed new data analytics tools to convert that data into meaningful information about the activity of individual brain cells.
Published in the journal Nature, the research describes how two of the probes were used to simultaneously record more than 700 well-isolated single neurons from five brain structures in a mouse. With some of the mice experiments lasting up to 150 days, the team also showed that the devices are suitable for long-term study.
The project has so far been funded by $5.5 million from the Howard Hughes Medical Institute (HHMI), the Allen Institute for Brain Science, the Gatsby Charitable Foundation and Wellcome. There are currently around 400 prototypes in testing at research centres worldwide, and from 2018 the Neuropixels probes will be available to neuroscientists at cost price.
“This is a significant step on the path to understanding how the brain works,” said Dr Andrew Welchman, Wellcome’s head of Neuroscience and Mental Health.
“To give a basic analogy, these probes move us from the era of small black and white TV sets, to large, high-resolution flat screen displays. Neuropixel probes will change what we know and even how we think about the brain. We still have a long way to go in uncovering the brain’s mysteries, but this new technology is an important development.”
ITALIANO
L'umanità può essere sulla cima di una nuova fase di neuroscienza emozionante grazie allo sviluppo di dispositivi silicio altamente sensibili chiamati sondaggi Neuropixels.
Creati da un team internazionale, tra cui UCL e la imec di nanotecnologie, le sonde sono lunghe da 10 mm e solo 70 × 20 μm di larghezza - più sottile di un capello umano. Ognuno contiene 960 siti di registrazione, misurando l'attività di centinaia di diversi neuroni in molte regioni del cervello. Secondo i ricercatori, le sonde consentiranno lo studio di più neuroni contemporaneamente che mai, e potrebbero fornire approfondimenti su condizioni come il morbo di Alzheimer e la depressione.
"Per capire il cervello dobbiamo capire come molti neuroni si diffondono in tutto il cervello lavorano insieme", ha detto il co-autore del professor Matteo Carandini, dell'Istituto di Oftalmologia di UCL.
"Fino a poco tempo fa è stato possibile misurare l'attività dei singoli neuroni all'interno di un punto specifico del cervello o rivelare grandi modelli regionali di attività, ma non fare entrambi contemporaneamente".
Le sonde dei Neuropixel trasformano automaticamente i segnali elettrici del cervello in dati digitali pronti per l'analisi computazionale. I ricercatori di UCL hanno sviluppato nuovi strumenti di analisi dati per convertire tali dati in informazioni significative sull'attività delle singole cellule cerebrali.
Pubblicato nella rivista Nature, la ricerca descrive come due delle sonde venivano utilizzate per registrare contemporaneamente più di 700 neuroni singoli ben isolati da cinque strutture del cervello in un topo. Con alcuni esperimenti di topi durati fino a 150 giorni, il gruppo ha anche dimostrato che i dispositivi sono adatti a studi di lungo termine.
Il progetto è stato finora finanziato da 5,5 milioni di dollari dall'Howard Hughes Medical Institute (HHMI), dall'Istituto Allen per la scienza del cervello, dalla Gatsby Charitable Foundation e dal Wellcome. Ci sono attualmente circa 400 prototipi in test a centri di ricerca in tutto il mondo, e dal 2018 le sonde di Neuropixels saranno a disposizione dei neuroscienziati a prezzo di costo.
"Questo è un passo significativo sulla strada per capire come funziona il cervello", ha detto il dottor Andrew Welchman, capo di Wellcome della neuroscienza e della salute mentale.
"Per dare un'analogia di base, queste sonde ci spostano dall'era dei piccoli televisori in bianco e nero, a grandi schermi a schermo piatto ad alta risoluzione. Le sonde neuropixel cambieranno ciò che sappiamo e anche come pensiamo del cervello. Abbiamo ancora molto da fare per scoprire i misteri del cervello, ma questa nuova tecnologia è un importante sviluppo ".
Da:
https://www.theengineer.co.uk/neuropixels-probes-brain-ucl/?cmpid=tenews_4282974&adg=B69ABBDE-DA23-4BA2-B8C3-86E1E1A9FA79
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