Film poklatkowy nakręcony wewnątrz mózgu

Nowy typ mikroendoskopu pozwala naukowcom obserwować komórki nerwowe i naczynia krwionośne głęboko w mózgu żywego zwierzęcia przez dni, tygodnie, a nawet miesiące. Zespół kierowany przez Mark Schnitzer , profesor biologii i fizyki stosowanej na Uniwersytecie Stanforda, opracował endoskop — przyrząd optyczny używany do zaglądania w głąb ciała — wraz z systemem do umieszczania go w tym samym miejscu raz za razem. Ta funkcja pozwoliła naukowcom śledzić zmiany w drobnych cechach, takich jak połączenia między komórkami w mózgu.

Mózgoskop: Używając mikroendoskopu wszczepionego głęboko w mózg, naukowcy mogą zobaczyć, że naczynia krwionośne zasilające guz z czasem ulegają zniekształceniu.

Myślę, że będzie to potężne narzędzie do śledzenia właściwości komórek przez długi czas w odpowiedzi na zmiany w środowisku, w trakcie uczenia się, starzenia się lub postępu choroby, mówi Schnitzer. Niektóre choroby rozwojowe i neurodegeneracyjne, na przykład, uszkadzają połączenia między neuronami głęboko w mózgu.

Szczególnie interesujący dla neuronaukowców jest hipokamp, ​​obszar głęboko w mózgu, który ma kluczowe znaczenie dla pamięci. Wcześniej naukowcy byli w stanie szczegółowo przyjrzeć się regionom takim jak ten tylko za pomocą wysoce inwazyjnych metod i w jednym momencie. Ale wiele zaburzeń mózgu pojawia się powoli, mówi Schnitzer. Nie chcemy tylko migawki, chcemy poklatkowego [filmu] w skali czasowej, która jest odpowiednia dla progresji choroby.

Zespół Schnitzera od kilku lat opracowuje mikroendoskop. Nazywana igłą optyczną, ma średnicę na końcu od 500 do 1000 mikronów — mniej więcej połowę szerokości ziarna ryżu. Chociaż urządzenie przypomina pomniejszoną wersję endoskopów obecnie powszechnie stosowanych w chirurgii, maleńka soczewka jest nieco inna. Niewielki rozmiar urządzenia sprawia, że ​​zakrzywiona soczewka, typowa w większości mikroskopów, jest niepraktyczna. Zamiast tego jego soczewka jest wykonana z materiału, który ma wewnętrzne różnice w profilu refrakcyjnym, aby kierować promienie światła.

W nowym badaniu opublikowanym w Internecie w tym miesiącu w Medycyna natury , naukowcy pokazują, że mogą używać mikroendoskopu do obserwowania tego samego miejsca w mózgu w czasie. Najpierw wszczepiają szklaną rurkę prowadzącą do mózgu zwierzęcia, umieszczając ją tuż nad obszarem zainteresowania, z maleńkim szkiełkiem mikroskopowym zakrywającym jego końcówkę. Następnie mogą włożyć mikroendoskop do rurki, robiąc zdjęcia komórek za pomocą standardowego mikroskopu dwufotonowego. Po obrazowaniu można wyjąć mikroigłę, umieścić zwierzę w klatce, a następnie włożyć ją ponownie [dni lub tygodnie] później i spojrzeć ponownie, mówi Schnitzer.

Elly Nedivi , profesor neurobiologii na MIT, mówi, że możliwość ciągłego powrotu do tego samego miejsca może być jednym z najważniejszych zastosowań mikroendoskopu. Można go użyć, aby sprawdzić, czy leki działają, na przykład, czy guz reaguje na leczenie, mówi.

W swoich początkowych eksperymentach naukowcy ze Stanford zbadali struktury nerwowe w hipokampie, jednym z niewielu miejsc w mózgu, w których w wieku dorosłym rodzą się nowe neurony. Schnitzer postawił hipotezę, że z powodu bliskiej odległości od nowych komórek struktury te zmienią się wraz z tworzeniem nowych wspomnień. Ale nie to znaleźliśmy, mówi. Po przyjrzeniu się ponad 4000 dendrytów zauważyliśmy bardzo niewiele przypadków zmian.

W drugim zestawie eksperymentów zaprojektowanych, aby zobaczyć, jak mózg zmienia się w odpowiedzi na chorobę, zespół Schnitzera wstrzyknął komórki rakowe w jedną stronę mózgu myszy. Komórki te następnie przekształciły się w guzy, umożliwiając naukowcom obserwowanie zmian w naczyniach krwionośnych towarzyszących rakowi. Naukowcy odkryli, że naczynia po rakowej stronie mózgu były niestabilne, a przepływ krwi spowolniony. Zdrowa strona mózgu pozostała stabilna.

Emily Singer jest redaktorem biomedycyny Przegląd technologii.

ukryć