I ricercatori dell'Università di Stanford hanno sviluppato un dispositivo portatile che cattura immagini sotto la superficie del cervello vivente con effetti minimamente invasivi.
I ricercatori dell'Università di Stanford hanno sviluppato un dispositivo portatile che cattura immagini sotto la superficie del cervello vivente con effetti minimamente invasivi. Questo nuovo microendoscopio a fluorescenza a due fotoni da 3,9 grammi può stare nel palmo della tua mano. Combina tecniche ottiche e meccaniche per visualizzare le cellule cerebrali fino a un millimetro sotto la superficie del cervello dei topi utilizzati per gli esperimenti. Questi nuovi dispositivi potrebbero essere utilizzati per scoprire come le singole cellule viventi partecipano a processi mentali come l’apprendimento e la memoria.
Come menzionato nel comunicato stampa dell'American Institute of Physics, "l'imaging delle cellule viventi sotto la superficie è stato difficile da realizzare utilizzando tecniche convenzionali".
Questo è il motivo per cui i ricercatori di Stanford hanno deciso di utilizzare l'imaging a fluorescenza a due fotoni invece dell'imaging a fluorescenza convenzionale a "un fotone".
Invece di un fotone ad alta energia, i ricercatori bombardano la molecola con due fotoni di energia più bassa. Le loro energie combinate ammontano all'energia necessaria per eccitare le molecole del colorante fluorescente utilizzate per marcare il tessuto. La tecnica elimina la foschia dello sfondo e riduce la dispersione, perché le molecole all'esterno L'area di interesse ha molte meno probabilità di assorbire una coppia di fotoni simultaneamente e di emettere fluorescenza risposta.
Di seguito è riportato uno schema ottico del microendoscopio a due fotoni utilizzato l'anno scorso (Credito: Stanford University).
Un raggio laser viene indirizzato in due dimensioni angolari da una coppia di specchi deflettori azionati da un galvanometro e viene quindi focalizzato da un obiettivo del microscopio su un punto focale appena sopra la faccia esterna dell'endoscopio sonda. La sonda rimette a fuoco il pattern di scansione laterale all'interno del campione. Quindi le emissioni di fluorescenza (linee tratteggiate) di ritorno dal campione vengono rimandate ad un computer che ricostruisce l'immagine del campione.
Ma i ricercatori hanno deciso che questa tecnologia non poteva aiutare a eseguire l’imaging cerebrale profondo.
Per arrivare alle strutture profonde, i ricercatori di Stanford si sono rivolti alla microendoscopia, minuscole sonde ottiche minimamente invasive che potevano essere inserite in profondità nel tessuto cerebrale vivente. Per realizzare un gruppo di immagini, i ricercatori hanno inserito il microendoscopio nell'ippocampo, circa un millimetro sotto la superficie del cervello del topo, per ottenere l'immagine di questa parte del cervello.
Questo lavoro di ricerca è stato pubblicato da Lettere di ottica sotto il nome "Imaging cerebrale in vivo utilizzando un microendoscopio portatile a fluorescenza a due fotoni da 3,9 grammi" (Volume 30, Numero 17, 2272-2274, settembre 2005). Ecco un collegamento a astratto.
Marco Schnitzer era il caposquadra di questo documento. Per ulteriori informazioni è possibile consultare il sito web di il suo gruppo di ricerca all'Università di Stanford.
Infine, dovresti leggere un articolo precedente pubblicato da Giornale di Neuropsicologia sotto il nome "Imaging del cervello dei mammiferi in vivo mediante microendoscopia a fluorescenza a uno e due fotoni" (92: 3121–3133, maggio 2004).
Ecco due link a l'astratto e a il documento completo (formato PDF, 13 pagine, 761 KB). L'immagine sopra proviene da questo articolo.
Questa nuova tecnica aiuterà i neuropsicologi a saperne di più su come funziona il nostro cervello? Questo è possibile, ma prima devono utilizzare questo dispositivo portatile con gli esseri umani. Quindi rimanete sintonizzati...
Fonti: American Institute of Physics, via EurekAlert!, Aufust 24, 2005; e vari siti web
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