Ultrabrza kamera hvata signale koji putuju kroz živčane stanice
Znanstvenici s Caltecha razvili su kameru koja može snimati impulse, a može snimiti i video širenja elektromagnetskih impulsa u elektronici
Ljudskom mozgu treba nešto vremena da registrira osjet s vrha prsta ruke. Međutim, to se i dalje događa iznimno brzo jer signal dodira živcima putuje brzinom većom od 160 kilometara na sat. Zapravo, neki živčani signali su čak i puno brži, približavajući se brzinama od 500 km/h.
Wangov laboratorij
Znanstvenici s Caltecha razvili su ultrabrzu kameru koja može snimati snimke tih impulsa dok putuju kroz živčane stanice. Ova kamera, opisana u časopisu Nature Communications, može snimiti i video drugih nevjerojatno brzih pojava, poput širenja elektromagnetskih impulsa u elektronici.
Tehnologija kamere, poznata kao diferencijalno poboljšana komprimirana ultrabrza fotografija (Diff-CUP), razvijena je u laboratoriju Lihonga Wanga, Caltechovog profesora medicinskog inženjerstva i elektrotehnike. Diff-CUP radi na sličan način kao drugi Wangovi CUP sustavi koji mogu snimati slike laserskih impulsa dok putuju brzinom svjetlosti i snimati video pri 70 bilijuna sličica u sekundi.
Rekombinacija valova
Tehnologiju kamere velike brzine Diff-CUP kombinira s Mach–Zehnderovim interferometrom. Ovaj uređaj prikazuje objekte i materijale tako da prvo podijeli snop laserskog svjetla na dva dijela, potom kroz objekt propušta samo jedan podijeljeni snop i zatim rekombinira zrake.
Kako na svjetlosne valove utječu i objekti kroz koje prolaze, pri čemu različiti materijali utječu na njih na različite načine, valovi zrake koja prolazi kroz materijal bit će neusklađeni s valovima druge zrake. Kada se zrake rekombiniraju, nesinkronizirani valovi interferiraju jedni s drugima (otud "interferometar") u obrascima koji otkrivaju informacije o snimanom objektu.
Elektromagnetski impulsi
Iako električni puls koji putuje kroz živčanu stanicu ne možete vidjeti vlastitim očima, pa čak ni konvencionalnim svjetlosnim mikroskopom, ova vrsta interferometrije može ga otkriti. Dakle, Mach-Zehnderov interferometar omogućuje snimanje ovih impulsa, a CUP kamera snima slike pri nevjerojatno visokoj brzini kadrova.
Wangov istraživački tim snimio je i fotografije širenja elektromagnetskih impulsa (EMP). U nekim materijalima oni mogu putovati skoro brzinom svjetlosti. U ovom slučaju, proveli su elektromagnetske impulse kroz kristal litijevog niobata. Unatoč iznimno velikoj brzini kojom EMP prolazi kroz ovaj materijal, kamera ga je uspjela jasno prikazati.
"Snimanje signala koji se šire u perifernim živcima prvi je korak", kaže Wang. "Bilo bi važno prikazati promet uživo u središnjem živčanom sustavu, što bi rasvijetlilo kako funkcionira mozak."
