Da Orsina Fiorentini (Notizie NanworkIl cervello umano contiene miliardi di neuroni. Lavorando insieme, abilitano funzioni cerebrali superiori come la cognizione e comportamenti complessi. Per studiare queste funzioni cerebrali superiori, è importante capire come l’attività neurale è coordinata tra le diverse regioni del cervello.
Sebbene tecniche come la risonanza magnetica funzionale (fMRI) siano in grado di fornire informazioni sull’attività cerebrale, possono mostrare solo un certo numero di informazioni per un periodo di tempo e una regione specifici. La microscopia a due fotoni che prevede l’uso di finestre craniche è un potente strumento per produrre immagini ad alta risoluzione, ma le finestre craniche convenzionali sono piccole, rendendo difficile studiare contemporaneamente regioni cerebrali distanti.
Ora, un team di ricercatori guidato dal Centro di ricerca esplorativa per la vita e i sistemi viventi (ExCELLS) e dall’Istituto nazionale di scienze fisiologiche (NIPS) ha introdotto un nuovo metodo per l’imaging del cervello in vivo, consentendo su larga scala e a lungo termine monitoraggio. Strutture neurali e attività nei topi svegli. Questo metodo, chiamato nanofogli incorporati in resina fotopolimerizzabile (NIRE), utilizza nanofogli di fluoropolimero rivestiti con resina fotopolimerizzabile per creare finestre del cranio più grandi.
I risultati sono stati pubblicati in Biologia della comunicazione (“Finestra cranica ad ampio campo per l'imaging in vivo del cervello di topo utilizzando un nanofoglio di fluoropolimero e una resina polimerizzabile.”).
“Il metodo NIRE è superiore ai metodi precedenti perché produce finestre craniche più grandi di quanto possibile in precedenza, che si estendono dalla corteccia parietale al cervelletto, utilizzando nanofogli biocompatibili e una resina trasparente fotopolimerizzabile che cambia forma da liquida a solida”, afferma . L'autore principale Taiga Takahashi dell'Università delle Scienze di Tokyo e ExCELLS.
Nel metodo NIRE, una resina fotopolimerizzabile viene utilizzata per fissare il CYTOP rivestito di ossido di polietilene (PEO-CYTOP), un nanofoglio trasparente e biologicamente inerte, alla superficie del cervello. Ciò crea una “finestra” che si adatta perfettamente alla superficie del cervello, anche alla superficie altamente curva del cervelletto, e mantiene la sua trasparenza per lungo tempo con poca pressione meccanica, consentendo ai ricercatori di osservare più regioni cerebrali nei topi vivi.
“Inoltre, abbiamo dimostrato che la combinazione di nanofogli PEO-CYTOP e resina fotoinduribile ha consentito la creazione di finestre del cranio più forti con maggiore trasparenza per periodi di tempo più lunghi rispetto al metodo precedente. Di conseguenza, c'erano meno artefatti cinetici, vale a dire, distorsioni nelle immagini risultanti.” sui movimenti dei topi svegli”, dice Takahashi.
Le finestre del cranio hanno consentito l’imaging ad alta risoluzione con una risoluzione submicrometrica, rendendole adatte per osservare la forma e l’attività di minuscole strutture neurali.
“È importante sottolineare che il metodo NIRE consente di eseguire l'imaging per un periodo più lungo di oltre 6 mesi con un impatto minimo sulla trasparenza. Ciò renderebbe possibile condurre ricerche a lungo termine sulla neuroplasticità a diversi livelli, dal livello di rete al livello cellulare. – così come durante la maturazione, l’apprendimento e la neurodegenerazione”, spiega l’autore corrispondente Tomomi Nemoto di ExCELLS e NIPS.
Questo studio rappresenta un importante passo avanti nel campo del neuroimaging perché questo nuovo metodo fornisce ai ricercatori un potente strumento per indagare sui processi neurali che in precedenza erano difficili o impossibili da monitorare. Nello specifico, la capacità del metodo NIRE di creare ampie finestre craniche con lunga trasparenza e meno artefatti motori dovrebbe consentire l'imaging cerebrale su larga scala, a lungo termine e multiscala in vivo.
“Questo metodo è promettente per svelare i misteri dei processi neurali associati alla crescita, allo sviluppo, all'apprendimento e ai disturbi neurologici”, afferma Nemoto. “Le potenziali applicazioni includono indagini sulla codifica delle popolazioni neurali, sul rimodellamento dei circuiti neurali e sulle funzioni cerebrali superiori che fare affidamento su un’attività coordinata in regioni ampiamente distribuite”.
Il metodo NIRE fornisce una piattaforma per studiare i cambiamenti neurali a diversi livelli per lunghi periodi in animali svegli e impegnati in comportamenti diversi, offrendo nuove opportunità per migliorare la nostra comprensione della complessità e della funzione del cervello.