تلتقط كاميرا Caltech الجديدة فائقة السرعة الإشارات التي تنتقل عبر الخلايا العصبية
تواصل الآن ولمس أي شيء من حولك. سواء كان ذلك من خشب مكتبك، أو مفتاحًا على لوحة المفاتيح، أو فرو كلبك، فقد شعرت به في اللحظة التي لامسها إصبعك.
او هل انت؟
في الواقع، يستغرق عقلك بعض الوقت لتسجيل الإحساس من طرف إصبعك. ومع ذلك، لا يزال هذا يحدث بسرعة كبيرة، حيث تنتقل إشارة اللمس عبر أعصابك بسرعة تزيد عن 100 ميل في الساعة. في الواقع، تكون بعض الإشارات العصبية أسرع، حيث تقترب سرعتها من 300 ميل في الساعة.
طور العلماء في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا للتو كاميرا جديدة فائقة السرعة يمكنها تسجيل لقطات لهذه النبضات أثناء انتقالها عبر الخلايا العصبية. ليس ذلك فحسب، بل يمكن للكاميرا أيضًا التقاط فيديو لظواهر أخرى سريعة بشكل لا يصدق، مثل انتشار النبضات الكهرومغناطيسية في الإلكترونيات.
المعروفة باسم التصوير فائق السرعة المضغوط المحسن تفاضليًا (Diff-CUP)، تم تطوير تقنية الكاميرا في مختبر Lihong Wang. وهو أستاذ Bren للهندسة الطبية والهندسة الكهربائية، ورئيس أندرو وبيجي تشيرنج لقيادة الهندسة الطبية، والمسؤول التنفيذي للهندسة الطبية.
ليهونغ وانغ. الائتمان: معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا
تعمل Diff-CUP بطريقة مشابهة لأنظمة CUP الأخرى الخاصة بـ Wang ، والتي ثبت أنها قادرة على التقاط صور لنبضات الليزر أثناء انتقالها بسرعة الضوء وتسجيل الفيديو بسرعة 70 تريليون إطار في الثانية.
بدءًا من نفس تقنية الكاميرا عالية السرعة الموجودة في أنظمة CUP الأخرى، يجمعها Diff-CUP مع جهاز يسمى مقياس التداخل Mach – Zehnder. يصور مقياس التداخل الأشياء والمواد عن طريق تقسيم شعاع ضوء الليزر أولاً إلى جزأين، ويمرر أشعة واحدة فقط من خلال كائن ما، ثم يعيد تجميع الحزم. نظرًا لأن موجات الضوء تتأثر بالأشياء التي تمر من خلالها، مع تأثير المواد المختلفة عليها بطرق مختلفة، فإن الشعاع الذي يمر عبر المادة التي يتم تصويرها سيكون له موجات غير متزامنة مع موجات الحزمة الأخرى. عندما يتم إعادة تجميع الحزم، تتداخل الموجات غير المتزامنة مع بعضها البعض (ومن ثم “مقياس التداخل”) في أنماط تكشف معلومات حول الكائن الذي يتم تصويره.
يمكن رؤية النبضات الكهربائية تنتقل بسرعات مختلفة عبر عصبونات مختلفة. الائتمان: معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا
على الرغم من أنك لا تستطيع رؤية نبضة كهربائية تنتقل عبر خلية عصبية بأم عينيك، أو حتى باستخدام مجهر ضوئي تقليدي، فإن هذا النوع من قياس التداخل يمكنه اكتشافه. (بالمناسبة، يستخدم LIGO نفس هذه التقنية الأساسية لاكتشاف موجات الجاذبية). لذا، يسمح مقياس التداخل Mach-Zehnder بتصوير هذه النبضات، وتلتقط كاميرا CUP الصور بمعدلات إطارات عالية بشكل لا يصدق.
يقول وانج: “تعتبر رؤية الإشارات العصبية أمرًا أساسيًا لفهمنا العلمي، ولكنها لم تتحقق بعد بسبب نقص السرعة والحساسية التي توفرها طرق التصوير الحالية”.
كما التقط فريق وانغ البحثي صورًا لانتشار النبضات الكهرومغناطيسية (EMP). في بعض المواد، يمكن أن تنتقل بسرعة تقارب سرعة الضوء. في هذه الحالة، قاموا بتمرير النبضات الكهرومغناطيسية عبر بلورة من الليثيوم نيوبات ، وهو ملح له خصائص بصرية وكهربائية فريدة. على الرغم من السرعة العالية للغاية التي تمر بها النبضات الكهرومغناطيسية عبر هذه المادة، تمكنت الكاميرا من تصويرها بوضوح.
يقول وانج: “إن تصوير إشارات الانتشار في الأعصاب الطرفية هو الخطوة الأولى”. “سيكون من المهم تصوير حركة المرور الحية في الجهاز العصبي المركزي، والتي من شأنها أن تلقي الضوء على كيفية عمل الدماغ.”
المصدر: scitechdaily
شاهد ايضا:
