Nuovo metodo di imaging cerebrale
- Cosa hanno creato gli scienziati?
I ricercatori hanno sviluppato una nuova tecnica che
Nuovo metodo: imaging ottico diffusolocalizzazione (imaging di localizzazione ottica diffusa, DOLI). Sfrutta la spettroscopia del vicino infrarosso (NIR-II) da 1000 a 1700 nanometri. Questo è ciò che garantisce la minima dispersione della luce.
- Perché?
La visualizzazione delle dinamiche biologiche in un ambiente indisturbato, nel profondo di un organismo vivente, è necessaria per comprendere la complessa biologia degli organismi viventi e lo sviluppo delle malattie.
La microscopia a fluorescenza 3D è stata eseguita in modo completamente non invasivo con risoluzione capillare nel cervello di topo adulto, coprendo efficacemente un campo visivo di circa 1 centimetro.
Una nuova tecnica di imaging cerebrale consente di ottenere immagini del sistema vascolare in profondità nel cervello dei topi.
Fornire la possibilità di osservazioni ottiche conl'alta risoluzione nel tessuto vivente profondo è un obiettivo di vecchia data nell'imaging biomedico, osservano i ricercatori. Il nuovo sviluppo sarà utile per studiare l'attività neurale, la microcircolazione, l'interazione neurovascolare e la neurodegenerazione.
Attivazione dei neuroni nel profondo del cervello
- Cosa hanno creato gli scienziati?
Scienziati americani di WashingtonL'Università di St. Louis ha sviluppato una nuova tecnica per la stimolazione cerebrale utilizzando ultrasuoni focalizzati che possono attivare e disattivare alcuni tipi di neuroni nel cervello e controllare con precisione l'attività motoria senza impiantare un dispositivo chirurgico.
Lo studio ha mostrato per la prima volta il successo degli ultrasuoni per la stimolazione profonda dei neuroni.
Gli scienziati hanno posizionato un design speciale,contenente canali ionici TRPV1 a neuroni geneticamente selezionati. Hanno quindi creato una piccola esplosione di calore utilizzando ultrasuoni focalizzati a bassa intensità per selezionare i neuroni nel cervello attraverso un dispositivo indossabile. Il calore, a pochi gradi sopra la temperatura corporea, ha attivato il canale ionico TRPV1. Alla fine, ha agito come un interruttore per accendere o spegnere i neuroni.
- Perché?
Disturbi neurologici come la malattiaIl morbo di Parkinson e l'epilessia hanno avuto un certo successo nel trattamento utilizzando la stimolazione cerebrale profonda. Il problema è che richiedono l’impianto di un dispositivo chirurgico. Il nuovo sviluppo cambierà l’approccio stesso alla ricerca nel campo della neurobiologia e aprirà nuovi metodi per comprendere e curare le malattie del cervello umano.
Fotosintesi, non nelle piante, ma nel cervello
- Che cosa hanno fatto gli scienziati?
Vasi sanguigni ostruiti nel cervelloi pazienti con ictus impediscono al sangue ricco di ossigeno di raggiungere le cellule. Questo, a sua volta, porta a gravi danni. Le piante e alcuni microbi producono ossigeno attraverso la fotosintesi. E se ci fosse un modo per attivarlo nel cervello dei pazienti? Gli scienziati hanno fatto esattamente questo con cellule e topi usando alghe blu-verdi e speciali nanoparticelle nella loro dimostrazione.
Alghe blu-verdi comeSynechococcus elongatusprecedentemente studiato per il trattamento della carenzaossigeno nei tessuti del cuore e dei tumori attraverso la fotosintesi. Ma la luce visibile necessaria per attivare i germi non può penetrare nel cranio. Sì, certo, la luce del vicino infrarosso può passare attraverso l'osso, ma non è sufficiente per attivare direttamente la fotosintesi.
Nanoparticelle speciali utilizzate perimaging, può assorbire fotoni nel vicino infrarosso ed emettere luce visibile. Usandoli, gli scienziati hanno sviluppato un nuovo approccio che un giorno potrebbe essere utilizzato per i pazienti colpiti da ictus attraverso la combinazioneS. elongatus, nanoparticelle e luce nel vicino infrarosso in un nuovo sistema di nanofotosintesi.
Sezioni cerebrali di topi trattati conla terapia nano-fotosintetica (a destra) ha meno neuroni danneggiati mostrati in verde rispetto ai topi di controllo (a sinistra). Credito: adattato da Nano Letters 2021, DOI: 10.10.21 / acs.nanolett.1c00719.
I ricercatori si sono collegatiS. elongatuscon nanoparticelle di neodimio che si convertonoLa luce IR penetra nel tessuto ad una lunghezza d'onda visibile. Questo è ciò che i batteri usano per la fotosintesi. Gli scienziati hanno scoperto che l’approccio della nanofotosintesi riduceva il numero di neuroni morti dopo la privazione di ossigeno e glucosio. Hanno poi iniettato i batteri e le nanoparticelle nei topi con le arterie cerebrali bloccate e hanno esposto i topi alla luce. La terapia ha ridotto il numero di neuroni morenti, ha migliorato la funzione motoria degli animali e ha persino aiutato la crescita di nuovi vasi sanguigni.
- Perché?
Secondo l'Organizzazione mondiale della sanità,5 milioni di persone muoiono ogni anno a causa di ictus in tutto il mondo. Altri milioni sopravvivono, ma spesso rimangono con disabilità, come problemi con la parola, la deglutizione o la memoria. La causa più comune è il blocco dei vasi sanguigni nel cervello e il modo migliore per prevenire danni permanenti al cervello da questo tipo di ictus è dissolvere o rimuovere il blocco con un intervento chirurgico il prima possibile. Tuttavia, queste opzioni funzionano solo per un breve periodo dopo un ictus e possono essere pericolose.
Il metodo della nanofotosintesi risolve questo problema.
Sebbene il farmaco sia ancora in fase di sperimentazione sugli animali, un giorno promette di passare alla sperimentazione clinica sull’uomo, dicono i ricercatori.
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