Самые общие требования к такому нано-микроскопу – это маленький вес, компактность и устойчивость к вибрациям. Животное должно испытывать минимум дискомфорта при ношении такой “шляпы”, в противном случае оно может находиться под воздействием стресса, что существенным образом изменит его реакцию на исследуемые стимулы. Важным моментом должна быть быстрая передача данных к компьютеру со временем, меньшем, чем время исследуемого процесса. Для того, чтобы исследовать любой из перечисленных процессов, необходимо использовать специальные флуоресцентные зонды – молекулы, специфически взаимодействующие с интересующими экспериментатора клеточными молекулами или структурами и изменяющими в результате этого взаимодействия интенсивность и/или длину волны флуоресценции. Например, есть флуоресцентные зонды, изменяющие интенсивность своего свечения в зависимости от содержания в цитоплазме нейронов ионов Са2+, концентрация которых существенно увеличивается при возбуждении нейронов и по изменениям которой судят о степени нейрональной активности. 2 балла Возможно также использовать генетически модифицированных мышей, у которых в головном мозге экспрессированы новые гены, кодирующие особые флуоресцентные белки. Детектор у микроскопа должен быть высокочувствительным и быстродействующим, чтобы можно было регистрировать изменения свойств нейронов за десятки мс и секунды (пункты 1 и 2). 2 балла Формирование памяти – установление долговременных контактов между разными нейронами, а также возникновение нейродегенеративных процессов, – это медленные многокомпонентные процессы, которые складываются из клеточных реакций, развивающихся за минуты, дни и даже месяцы. В связи с этим необходимо, чтобы одно и то же животное можно было наблюдать в течение нескольких дней и месяцев. Поэтому для таких экспериментов нельзя использовать обычные флуоресцентные зонды, так как после однократного введения в мозг они быстро – за часы – обесцветятся, а многократное введение будет токсичным для животных. В связи с этим, оптимальным является использование экспрессируемых в нейроны флуоресцентных белков. 2 балла + 2 балла Возможны и другие варианты исследования перечисленных процессов. За любой корректно описанный биологический эксперимент начисляются баллы, даже если описанного метода исследований пока не существует. 4 балла