Дослідники з Інституту нейробіології Макса Планка (Max Planck Florida Institute for Neuroscience) і університету Канадзавы (Kanazawa University), Японія, провели модернізацію наявного в їхньому розпорядженні атомно-силового мікроскопа (atomic force microscope, AFM). Завдяки цій модернізації він став здатний знімати динамічні зміни структури живих нейронів з безпрецедентним на нинішній час роздільною здатністю і швидкістю.Атомно-силові мікроскоп є одним з основних видів інструментів для проведення зйомки, вимірювань і для здійснення маніпуляції мікроскопічними об’єктами з атомарною роздільною здатністю, що виражається в малих частках нанометра. Такі мікроскопи, що сканують поверхню досліджуваних зразків за допомогою надзвичайно тонкої голки, зонда, діаметр якого складає всього 5 нанометрів, а наконечник «заточений» майже до одного атома. Однак, такий мікроскоп не може використовуватися по відношенню до нейронів і іншим живим клітинам, тонкий і гострий наконечник просто ріже клітинні мембрани, руйнуючи клітини. Крім цього, процес зйомки таким мікроскопом досить довгий, на отримання одного зображення зазвичай потрібно не один десяток хвилин.Вчені, розробляючи технологію швидкісної зйомки (long-tip high-speed, LT-HS-AFM) знайшли спосіб уникнути пошкодження біологічних зразків. Вони використовували надзвичайно довгий і гострий зонд, закріплений на гнучкій пластині, така м’яка і податлива консоль нового мікроскопа забезпечує мінімальний тиск зонда на зразок. А керує переміщеннями наконечника зонда швидкодіюча оптична система, що спрацьовує з частотою 800 кГц (тисяч разів в секунду).
Новий мікроскоп, не завдає ушкоджень біологічних тканин, оптимізований для проведення швидкісної зйомки, на створення одного кадру йде всього кілька секунд часу. Це дозволяє реєструвати досить динамічні процеси, що відбуваються в живих клітинах, отримуючи при цьому просторову роздільну здатність, у сотні разів перевищує можливості кращих оптичних мікроскопів.За допомогою створеного ними пристрої вчені змогли отримати низку знімків, що дозволяють відстежити динаміку структурних змін поверхні клітин, так званий процес морфогенезу, процеси формування мембранної брижів, формування западин і інші зміни, викликані примусової стимуляцією різного типу.»У найближчому майбутньому ми плануємо на основі вже наявної технології створити технологію візуалізації морфології синапсів в режимі реального часу, отримавши при цьому суб-нанометрову роздільну здатність» — розповідає Риохеи Ясуда (Ryohei Yasuda), вчений з інституту Макса Планка, — «Ці дані мають дуже велике значення для сучасної науки, адже зміни морфології синапсів є основою синаптичної пластичності, основою нашої пам’яті і пізнавальної функції. Досліджуючи ці процеси, ми зможемо дізнатися багато нового про те, як нейрони зберігають інформацію, і це, в кінцевому — решт, допоможе нам впритул підійти до можливості генерування штучних спогадів, миттєвого навчання і багатьох інших речей, які поки що є лише фантастикою».