机械清洗技术可以自动神经科学的研究

科学家听大脑神经元的模糊的低语,首次清洗机器人技术的微型设备记录的信号可以促进自动化在神经科学研究的一个新的水平。可以加快信息的收集用来映射脑细胞的功能,最终提供一个更好的理解我们的耳朵之间发生了什么。

这项技术将被用于记录方法称为patch-clamping,微小的液体玻璃吸管连接到单个神经元。patch-clamping三十年前被发明以来,技术要求改变吸量管录音-手动过程,降低研究。现在,机器人清洗技术由佐治亚理工学院的研究人员开发的技术允许吸量管被重用多达11个录音,可能更使记录更自动化。

“这是一个一步对机器人技术在神经科学,”克雷格说森林,佐治亚理工学院的副教授的乔治·w·伍德拉夫机械工程学院。“我们希望能够把样品放在我们的机器和离开时记录甚至50或100个神经元。这可能使神经科学的研究自动化我们看到在其他领域,如分子生物学、大幅扩大我们偷听大脑信号的能力。”

由美国国立卫生研究院和艾伦脑科学研究所,研究报道10月11日在《科学》杂志上的报告。基于他们早些时候清洁技术和创新,自动化的过程连接细胞的吸量管,佐治亚理工学院的研究人员已经证明是什么被认为是第一个机器人执行顺序膜片箝记录在细胞培养中,大脑切片,和大脑的生活——没有人类操作员。

分享这是做什么,patch-clamping机器人——被称为“patcherBot”——有自己的Twitter账户自动报告记录每一个细胞。“这是第一个社会神经科学机器人”说森林。

Patch-clamping的黄金标准是刺激和记录信号从神经元和其他细胞。它包括触摸玻璃吸管,提示一个微米直径的细胞膜,创建一个紧密密封,它提供了一个直接电气连接细胞的内部。这项工作非常细致和耗时,尽管最近的机器人技术称为自动编排,森林的实验室,也自动的部分流程。

因为细胞碎片可以防止细胞的紧密联系,研究人员不得不为每个记录把吸量管换成新的。虽然进行patch-clamping,研究生研究助理Ilya科尔布开始质疑传统智慧,吸量管不能使用不止一次。他知道洗涤剂用于清洁实验室玻璃器皿,并开始工作评估是否使用这些代理机器人清洗过程。

“如果你能打扫吸管自动记录后,你可以告诉自动编排回到细胞一次又一次,“森林解释道。“你甚至不需要在房间里了。你可以设置这个在你离开实验室之前一天,第二天早上,当你返回,你记录了50或100个细胞。”

科尔布八清洁解决方案和测试发现一个- Alconox成功移除碎片。他重新编程软件操作自动编排每个记录之间添加清洁和清洗步骤。新机器人的吸管蘸取清洁剂溶液位于井旁边的示例中,创建一个流体流入的吸管,然后移动冲洗在一个单独的吸管。整个清洗过程需要大约一分钟,速度甚至超过一个训练有素的操作员。

研究人员比较的质量记录由清洗吸量管那些用新的。

“当我们补丁和一块新鲜的吸管和当我们使用吸管和清洗的11倍,结果基本上是没有区别的,”科尔说。“我们看到一些退化后14个或更多的尝试,但是我们希望改进的技术,我们可以重用吸量管多达50或100倍。”

与埃默里大学的研究人员合作,技术测试,以确定任何剩余的洗涤剂残留可能影响活细胞。测试的结果,补充与质谱法研究吸管的液体,没有发现不良的影响。

佐治亚理工学院在新的机器人技术申请专利保护,技术人员可以简单地选择细胞记录使用显微镜视图,然后让机器工作。研究者希望这项技术可以商业化不仅使用成千上万的实验室目前使用patch-clamping,但也扩大自动化应用更广泛用于药物测试和其他研究。

“如果我们可以把这种技术到一块设备和所有的智慧所提供的软件,它可以真正民主化这一领域的研究,”林说。“这就是我们朝着构建工具,将新的科学可能。”