Diverse

Noul senzor RMN poate imagina adânc în creierul nostru

Noul senzor RMN poate imagina adânc în creierul nostru

Cercetătorii MIT au conceput o modalitate de a privi mai adânc în creier ca niciodată. Calciul este o moleculă de semnalizare esențială pentru majoritatea celulelor. Joacă un rol și mai mare în neuroni.

VEZI ȘI: NOUUL STUDIU UTILIZEAZĂ SCANURILE MRI PENTRU A PREVEDEA ALZHEIMER ȘI DEMENȚIA

Oamenii de știință au reușit mult timp să imagineze calciu în undele creierului pentru a dezvolta o imagine a modului în care comunică între ei. Cu toate acestea, tehnologia actuală permite doar penetrarea imaginii de câțiva milimetri.

RMN ajută la obținerea unei imagini mai profunde

Echipa de cercetare MIT a dezvoltat o metodă bazată pe imagistica prin rezonanță magnetică (RMN) și oferă o viziune mult mai profundă.

„Această lucrare descrie prima detectare bazată pe RMN a semnalizării intracelulare a calciului, care este direct analogă cu abordările optice puternice utilizate pe scară largă în neuroștiințe, dar acum permite efectuarea unor astfel de măsurători in vivo în țesuturile profunde”, spune Alan Jasanoff, profesor MIT ingineria biologică, creierul și științele cognitive, știința și ingineria nucleară și un membru asociat al MIT McGovern Institute for Brain Research.

În timp ce sunt în repaus, neuronii cerebrali au niveluri foarte scăzute de calciu. Dar când neuronii declanșează un impuls electric, calciul inundă neuronul.

Noua metodă pătrunde mai departe

Oamenii de știință au folosit acest fenomen pentru a obține o perspectivă asupra modului în care funcționează creierul prin etichetarea calciului cu molecule fluorescente. Acest lucru se face în celulele creierului într-o farfurie de laborator sau în creierul animalelor vii.

Cu toate acestea, acest tip de imagistică prin microscopie poate pătrunde doar câteva zecimi de milimetru în țesut, ceea ce limitează studiul doar la suprafața creierului.

„Se fac lucruri uimitoare cu aceste instrumente, dar am vrut ceva care să ne permită nouă și celorlalți să privim mai profund la semnalizarea la nivel celular”, spune Jasanoff.

Pentru a-și atinge visul, cercetătorii au început să se uite la RMN. RMN funcționează prin detectarea interacțiunilor magnetice dintre un agent de contrast injectat și moleculele de apă din interiorul celulelor. Este un instrument obișnuit pentru imagistica neinvazivă în diferite părți ale corpului.

În timp ce s-au făcut alte cercetări pe senzorii de calciu RMN-bază, totuși, aceștia au fost împiedicați de lipsa dezvoltării unui agent de contrast care poate pătrunde în interiorul celulelor creierului. Echipa Jasanoff a creat un agent de contrast care a folosit blocuri care pot trece prin membrana celulară.

Testarea cu succes pe șobolani

Agentul conține mangan legat de un compus care poate pătrunde în membranele celulare. De asemenea, conține un braț de legare a calciului numit chelator. Odată ce agentul se află în interiorul celulei, dacă nivelurile de calciu sunt scăzute, chelatorul se leagă slab de atomul de mangan, protejând metalul de detectarea RMN.

Când celula este inundată cu calciu, chelatorul se leagă de calciu și eliberează manganul, agentul de contrast apare apoi mai luminos în imaginea RMN.

„Când neuronii sau alte celule ale creierului numite glia devin stimulați, aceștia experimentează adesea creșteri de peste zece ori ale concentrației de calciu. Senzorul nostru poate detecta aceste modificări ”, spune Jasanoff.

Pentru a-și testa agentul, cercetătorii l-au injectat în creierul șobolanilor dintr-o zonă profundă a creierului cunoscută sub numele de striatum. Striatul este partea creierului implicată în planificarea mișcării și învățarea de noi comportamente.

Ionii de potasiu au fost apoi folosiți pentru a stimula activitatea electrică în neuronii striatului, iar cercetătorul a reușit să măsoare răspunsul de calciu din acele celule.

Cercetarea va continua să fie dezvoltată și poate aduce șansa de a înțelege cu exactitate momentul activității neuronilor adânci în creier.

Acest lucru ar putea fi util pentru a afla cum diferite structuri din creier lucrează împreună pentru a procesa stimuli sau a coordona comportamentul, spune Jasanoff. Cercetarea apare în numărul din 22 februarie al Nature Communications.


Priveste filmarea: 10 alimente care vindeca pancreasul și ajuta la producerea insulinei. Eu stiu TV (Ianuarie 2022).