Peneliti Tiongkok Kembangkan Mikroskop Nirkabel Airscope yang Dapat Melacak Lebih dari 8.500 Neuron

Peneliti Tiongkok telah mengembangkan mikroskop nirkabel seberat hanya 1 gram yang dapat menghasilkan gambar lebih dari 8.500 neuron saat tikus bergerak bebas, memanjat, dan bersosialisasi. Hasil penelitian ini dipublikasikan pada hari Senin di jurnal Nature. Perangkat yang disebut Airscope ini dikembangkan oleh tim dari Tsinghua University dan Akademi Kedokteran Angkatan Bersenjata Rakyat Tiongkok, dan diklaim sebagai perangkat teringan di kelasnya. Penulis korespondensi dari Tsinghua University, Dai Qionghai, menyatakan bahwa teknologi ini diharapkan dapat memajukan deteksi neuron yang akurat dalam antarmuka komputasi otak optik.

Pentingnya berat ini terletak pada pemahaman bagaimana neuron besar mendorong perilaku kompleks dalam lingkungan alami dan sosial, yang merupakan tantangan inti dalam ilmu saraf. Global Times melaporkan bahwa sistem yang mengikat kepala atau berkabel membatasi gerakan dan dapat mendistorsi perilaku, sementara perangkat nirkabel sebelumnya terlalu berat dan memiliki bidang pandang yang terlalu sempit. Anggota tim dari Tsinghua University, Wu Jiamin, menyatakan bahwa mikroskop mini tradisional biasanya lebih dari 3 gram, sedangkan Airscope hanya seberat 1 gram tanpa baterai, lebih dari 30% lebih ringan dibandingkan produk sejenis.

Keunggulan Mikroskop Nirkabel

Airscope dilengkapi dengan sensor 2 juta piksel dan sistem optik yang hanya memiliki empat lensa asferis, yang membuatnya 2,84 kali lebih pendek dibandingkan mikroskop kecil sebelumnya, sambil tetap dapat bersaing dengan hasil pencitraan neuron dari mikroskop desktop. Resolusi gambarnya mencapai tingkat sel tunggal, sekitar 4 mikrometer, dan dapat menghasilkan gambar dengan kecepatan 12,5 frame per detik dalam bidang pandang 6 milimeter (0,24 inci). Teknologi kompresi data memungkinkan perangkat ini untuk melakukan streaming gambar jutaan piksel secara nirkabel, dan baterai yang dapat diganti secara magnetik mendukung perekaman jangka panjang.

Perangkat ini mampu merekam aktivitas kalsium dari lebih dari 8.500 neuron dari satu tikus, yang 25 kali lipat dari perangkat nirkabel yang ada. Ia dapat secara stabil merekam dari area otak yang sama selama lebih dari 200 hari, dengan kualitas sinyal yang sebanding dengan mikroskop desktop tradisional. Global Times melaporkan bahwa tim peneliti menggunakan Airscope untuk merekam tikus di habitat alami seluas sekitar 5 meter persegi (54 kaki persegi) dan menjelajahi labirin besar dengan 32 lengan terminal. Wu Jiamin menyatakan bahwa aktivitas kortikal tikus berubah secara sistematis seiring dengan medan yang mereka temui.

Integrasi dengan Alat Analisis Perilaku

Perangkat ini juga dapat beroperasi dengan alat analisis perilaku di area berukuran ruangan dan dalam tes berenang, serta dapat merekam aktivitas beberapa hewan secara bersamaan. Dalam eksperimen yang dijelaskan di jurnal Nature, pola aktivitas kortikal dorsal terkait dengan tanda-tanda perilaku keunggulan sosial, dan aktivitas kelompok dapat memprediksi dua tikus mana yang akan menang dalam kompetisi. Para peneliti juga mengamati pola yang terkait dengan lokasi hadiah dalam labirin. Dengan menggunakan dua Airscope pada satu hewan, tim peneliti dapat merekam aktivitas otak dan sumsum tulang belakang secara bersamaan, serta menggambarkan pengaruh sumsum tulang belakang terhadap korteks dalam kondisi ketakutan.

Asisten profesor di Tsinghua University, Zhang Yuanlong, menyatakan bahwa perangkat ini memberikan kebebasan lebih bagi aktivitas hewan, memungkinkan perekaman neuron besar disertai dengan rentang perilaku alami yang lebih luas. Dai Qionghai menunjukkan bahwa Airscope memberikan alat baru untuk penelitian dasar saraf dari kecerdasan, dan di masa depan dapat diperluas ke bidang imunologi dan onkologi untuk memantau perkembangan penyakit. Versi jurnal Nature adalah publikasi awal secara online dan mungkin akan diedit sebelum diterbitkan secara final.