Người Nhận Giải Thưởng - McKnight Foundation

Rikky Muller, tiến sĩ, Trợ lý Giáo sư Kỹ thuật Điện và Khoa học Máy tính, Đại học California - Berkeley

CúcMột thiết bị ba chiều tốc độ cao để kiểm soát quang học của hàng ngàn tế bào thần kinh

Optogenetic - tế bào thần kinh biến đổi gen là nhạy cảm với ánh sáng để các nhà nghiên cứu có thể kích hoạt hoặc im lặng chúng theo ý muốn - đã cách mạng hóa nghiên cứu khoa học thần kinh. Được kết hợp với các bộ điều biến ánh sáng không gian định hình ánh sáng thành hình ba chiều 3D, các nhà nghiên cứu có thể điều khiển riêng lẻ nhiều tế bào thần kinh phân bố trên một vùng ba chiều của não in vivo. Nhưng cho đến nay, vẫn chưa có một máy chiếu ba chiều nào có thể điều khiển tế bào thần kinh ở tốc độ tìm thấy trong não một cách tự nhiên.

Tiến sĩ Muller đang thiết kế và xây dựng một máy chiếu ba chiều để giải quyết vấn đề này. Thiết bị của cô sẽ truyền phát hình ảnh ánh sáng ba chiều với tốc độ 10.000 khung hình mỗi giây (Hz). Nhiều TV thế hệ hiện tại làm mới 60 khung hình mỗi giây, để so sánh, và các công cụ hình ba chiều có sẵn trên thị trường nhanh nhất có tốc độ 500 Hz. Tốc độ làm mới cao này là cần thiết để tái tạo tín hiệu thần kinh tự nhiên, bao gồm thời gian tiềm năng hành động khoảng 1 / 1.000 giây (tương đương 1.000 Hz khi xem xét tốc độ làm mới.) Ngoài ra, Muller nhắm đến mục tiêu hàng ngàn tế bào thần kinh với độ chính xác chính xác, và giống như tốc độ cao hơn trong TV dẫn đến hình ảnh sắc nét hơn, hình ba chiều 10.000 Hz sẽ mang lại độ chính xác cao hơn.

Tiến sĩ Muller, một kỹ sư điện tập trung vào công nghệ thần kinh, thường xuyên tư vấn với các nhà thần kinh học khi cô thiết kế, thử nghiệm và chế tạo thiết bị để đảm bảo nó phục vụ nhu cầu của họ. Thiết bị sẽ sử dụng một mảng micromirror, sẽ điêu khắc các mô hình ánh sáng 3D đến các vị trí và độ sâu cụ thể thông qua hoạt động điện của gương thu nhỏ; ánh sáng sau đó được chuyển qua một loạt thấu kính. Dự án trước tiên sẽ thiết kế và chế tạo hai mảng - một mảng nhỏ hơn để kiểm tra và chứng minh khái niệm, và một mảng định dạng lớn hơn, cùng với các trình điều khiển và điều khiển liên quan sẽ được sử dụng để đo lường và hiệu chuẩn. Cuối cùng, nhóm của Tiến sĩ Muller sẽ sản xuất một bộ điều biến ánh sáng không gian đầy đủ tính năng. Hy vọng rằng công cụ này sẽ cung cấp cho các nhà nghiên cứu khả năng chưa từng có để kiểm soát và kiểm tra kết nối thần kinh.