Метод визуализации мозга раскроет тайны нейронных процессов
Исследователи из Национального института физиологических наук (NIPS) вместе с коллегами впервые разработали инновационную методику наблюдения за сложной работой мозга живых мышей.
Этот прорыв, известный как метод "нанолиста, инкорпорированного в светоотверждаемую смолу" (NIRE), позволяет получать беспрецедентно масштабные и длительные изображения активности и структур нейронов у бодрствующих мышей, устраняя пробелы, которые оставляют традиционные методы визуализации мозга.
Ограничения при визуализации мозга
Традиционные методы визуализации мозга, такие как функциональная магнитно-резонансная томография (фМРТ) и двухфотонная микроскопия, имеют ограничения по пространственному и временному разрешению или размеру области, которую они могут наблюдать одновременно.
Метод NIRE преодолевает эти препятствия благодаря уникальному сочетанию фторполимерных нанолистов и светоотверждаемой смолы для создания обширных черепных окон, позволяющих исследователям одновременно изучать обширные области мозга.
Превосходный метод визуализации мозга
"Метод NIRE превосходит предыдущие методы, поскольку позволяет создавать более широкие черепные окна, чем это было возможно ранее, от теменной коры до мозжечка, используя биосовместимые нанолисты и прозрачную светоотверждаемую смолу, которая меняет форму от жидкой до твердой", - говорит ведущий автор исследования Тайга Такахаш, исследователь из Токийского университета науки и Центра исследовательских работ по изучению жизни и живых систем (ExCELLS).
Прикрепив нанолисты CYTOP с полиэтиленоксидным покрытием (PEO-CYTOP) к поверхности мозга с помощью светоотверждаемой смолы, исследователи создали прочное прозрачное окно, которое точно повторяет контуры мозга, включая сильно изогнутый мозжечок.
Этот метод не только повышает прочность и прозрачность окна, но и значительно уменьшает артефакты движения - искажения изображений, вызванные движениями бодрствующих мышей.
Изучение тонких нейронных структур
Черепные окна, созданные по методу NIRE, позволяют получать изображения высокого разрешения с субмикрометровой точностью. Такой уровень детализации крайне важен для изучения морфологии и активности тонких нейронных структур.
"Важно отметить, что метод NIRE позволяет проводить визуализацию в течение более чем 6 месяцев с минимальным влиянием на прозрачность", - пояснил автор исследования Томоми Немото, эксперт по наукам о мозге в ExCELLS и NIPS.
"Это позволит проводить долгосрочные исследования нейропластичности на различных уровнях - от сетевого до клеточного - а также в процессе созревания, обучения и нейродегенерации".
Этот прорыв в области нейровизуализации открывает новые возможности для исследования сложных нейронных процессов, связанных с развитием, познанием и различными неврологическими заболеваниями.
Более широкие последствия
Способность метода NIRE облегчать крупномасштабную, долгосрочную и многомасштабную визуализацию мозга in vivo открывает широкие перспективы для углубления понимания того, как работают и взаимодействуют нейронные сети в различных областях мозга.
"Метод открывает перспективы для раскрытия тайн нейронных процессов, связанных с ростом и развитием, обучением и неврологическими расстройствами. Потенциальные приложения включают исследования кодирования нейронных популяций, ремоделирования нейронных цепей и функций мозга более высокого порядка, которые зависят от скоординированной активности в широко распределенных регионах", - сказал Немото.
В заключение следует отметить, что разработка метода NIRE представляет собой значительный скачок вперед в области нейровизуализации, предлагая исследователям мощный инструмент для изучения сложностей мозга способами, которые ранее были недоступны. Этот инновационный подход обещает углубить наше понимание структуры и функций мозга, открывая путь к новым открытиям в области нейронных основ поведения и болезней.
Исследование опубликовано в журнале Communications Biology.
