متنوع

يمكن لمستشعر التصوير بالرنين المغناطيسي الجديد التقاط صور عميقة في أدمغتنا

يمكن لمستشعر التصوير بالرنين المغناطيسي الجديد التقاط صور عميقة في أدمغتنا

ابتكر باحثو معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا طريقة للبحث بشكل أعمق في الدماغ أكثر من أي وقت مضى. الكالسيوم هو جزيء إشارة أساسي لمعظم الخلايا. إنها تلعب دورًا أكبر في الخلايا العصبية.

راجع أيضًا: دراسة جديدة تستخدم فحوصات التصوير بالرنين المغناطيسي للتنبؤ بمرض الزهايمر والخرف

لطالما كان العلماء قادرين على تصوير الكالسيوم في موجات الدماغ لتطوير صورة لكيفية تواصلهم مع بعضهم البعض. ومع ذلك ، فإن التكنولوجيا الحالية تسمح فقط باختراق الصور ببضعة ملليمترات.

يساعد التصوير بالرنين المغناطيسي في الحصول على صورة أعمق

طور فريق البحث في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا طريقة تعتمد على التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) وتوفر رؤية أعمق بكثير.

يقول ألان جاسانوف ، أستاذ MIT في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا: "تصف هذه الورقة أول اكتشاف قائم على التصوير بالرنين المغناطيسي لإشارات الكالسيوم داخل الخلايا ، والذي يشبه بشكل مباشر الأساليب البصرية القوية المستخدمة على نطاق واسع في علم الأعصاب ، ولكنه يتيح الآن إجراء مثل هذه القياسات في الجسم الحي في الأنسجة العميقة" الهندسة البيولوجية والدماغ والعلوم المعرفية والعلوم والهندسة النووية وعضو مشارك في معهد MIT McGovern لأبحاث الدماغ.

أثناء الراحة ، تحتوي الخلايا العصبية في المخ على مستويات منخفضة جدًا من الكالسيوم. ولكن عندما تطلق الخلايا العصبية نبضة كهربائية ، يغمر الكالسيوم الخلايا العصبية.

طريقة جديدة تخترق أكثر

استخدم العلماء هذه الظاهرة للحصول على نظرة ثاقبة حول كيفية عمل الدماغ عن طريق وسم الكالسيوم بجزيئات الفلورسنت. يتم ذلك في خلايا المخ في طبق المختبر أو في أدمغة الحيوانات الحية.

ومع ذلك ، يمكن لهذا النوع من التصوير المجهري اختراق بضعة أعشار من المليمتر في الأنسجة ، مما يقصر الدراسة على سطح الدماغ فقط.

يقول جاسانوف: "هناك أشياء مذهلة يتم إجراؤها باستخدام هذه الأدوات ، لكننا أردنا شيئًا من شأنه أن يسمح لأنفسنا وللآخرين بالنظر بشكل أعمق في الإشارات على المستوى الخلوي".

لتحقيق حلمهم ، بدأ الباحثون في فحص التصوير بالرنين المغناطيسي. يعمل التصوير بالرنين المغناطيسي عن طريق اكتشاف التفاعلات المغناطيسية بين عامل التباين المحقون وجزيئات الماء داخل الخلايا. إنها أداة شائعة للتصوير غير الجراحي في أجزاء مختلفة من الجسم.

بينما تم إجراء أبحاث أخرى على مستشعرات الكالسيوم القاعدي بالرنين المغناطيسي ، إلا أنها أعيقت بسبب نقص تطوير عامل التباين الذي يمكن أن يدخل داخل خلايا الدماغ. ابتكر فريق Jasanoff عامل تباين يستخدم كتل البناء التي يمكن أن تمر عبر غشاء الخلية.

اختبار ناجح على الفئران

يحتوي العامل على منجنيز مرتبط بمركب يمكنه اختراق أغشية الخلايا. يحتوي أيضًا على ذراع ربط الكالسيوم يسمى المخلّب. بمجرد دخول العامل إلى الخلية ، إذا كانت مستويات الكالسيوم منخفضة ، فإن المخلب يرتبط بشكل ضعيف بذرة المنغنيز ، مما يحمي المعدن من اكتشاف التصوير بالرنين المغناطيسي.

عندما تغمر الخلية بالكالسيوم ، يرتبط الخالب بالكالسيوم ويطلق المنغنيز ، ثم يظهر عامل التباين أكثر إشراقًا في صورة التصوير بالرنين المغناطيسي.

عندما يتم تحفيز الخلايا العصبية ، أو خلايا دماغية أخرى تسمى الخلايا الدبقية ، فإنها غالبًا ما تعاني من زيادة في تركيز الكالسيوم بأكثر من عشرة أضعاف. يقول جاسانوف إن جهاز الاستشعار الخاص بنا يمكنه اكتشاف هذه التغييرات.

لاختبار عاملهم ، حقنوه الباحثون في أدمغة الفئران في منطقة عميقة من الدماغ تعرف باسم المخطط. المخطط هو جزء من الدماغ يشارك في تخطيط الحركة وتعلم سلوكيات جديدة.

ثم تم استخدام أيونات البوتاسيوم لتحفيز النشاط الكهربائي في الخلايا العصبية في المخطط ، وتمكن الباحث من قياس استجابة الكالسيوم في تلك الخلايا.

سيستمر تطوير البحث وقد يجلب فرصة لفهم توقيت نشاط الخلايا العصبية في أعماق الدماغ بدقة.

يقول جاسانوف: "قد يكون هذا مفيدًا لمعرفة كيفية عمل الهياكل المختلفة في الدماغ معًا لمعالجة المنبهات أو تنسيق السلوك". نُشر البحث في عدد 22 فبراير من مجلة Nature Communications.


شاهد الفيديو: شاهد: أول مصاب بالسرطان يعالج بأحدث جهاز قوي للتصوير بالرنين المغناطيسي في بريطانيا (ديسمبر 2021).