O tehnologie imagistică poate capta imagini la rezoluţie mare ale celulelor în mişcare, fiind de cel puţin 100 de ori mai rapidă decât opţiunile actuale de ultimă generaţie, care reprezintă standardul de aur.
O echipă de cercetare interdisciplinară, care a inclus ingineri şi neurobiologi în domeniul tehnologiei imagistice de la departamentul de inginerie electrică şi electronică (EEE) a universităţii din Hong Kong (HKU), în colaborare cu universitatea Berkeley, din California a perfecţionat o tehnologie imagistică ce poate oferi imagini fără precedent ale celulelor în mişcare în fluxul sanguin din creierul unui şoarece menţinut treaz.
Această tehnologie oferă neuroştiinţei un instrument care poate duce la mai buna înţelegere a funcţionării celulare din interiorul creierului, în special a modului în care fluxul sanguin se modifică la nivelul vaselor de sânge şi în vasta reţea de vase din creier, un indiciu important pentru a dezvălui modul în care energia este distribuită şi reglată, în creierul sănătos şi bolnav, în boli precum Alzheimer sau un accident vascular cerebral (AVC).
Rezultatele studiului au fost publicate în Proceedings of the National Academy of Sciences.
Echipa a folosit un microscop de mare viteză, care oferă imagini cu fluorescenţă cu doi fotoni, permiţând pătrunderea mai adâncă a luminii în ţesut decât alte tehnologii de microscopie (standardul de aur), pentru a capta celulele sanguine în mişcare rapidă.
Majoritatea tehnologiilor funcţionează cu fluorescenţă cu un foton şi au un mecanism lent de scanare a focalizării, ceea ce înseamnă că sunt limitate la captarea regimurilor de viteză scăzută la animalele anesteziate (care nu se mişcă).
Pe de altă parte, tehnologia de imagistică cu doi fotoni dezvoltată de echipă, poate capta fluxuri mai rapide în mişcare, în acest caz, celule roşii din sânge, chiar şi atunci când animalele sunt treze şi sunt capabile să se mişte.
Fluxul de celule roşii din sânge este un indiciu important al activităţii creierului, care este alimentat cu energie prin aprovizionarea cu sânge.
„Una dintre limitările cheie ale altor tehnologii de imagistică ale creierului a fost rezoluţia imaginilor. Tehnologia noastră este capabilă să rezolve acest impediment oferind imagini în mişcare foarte rapidă, de cel puţin 100 de ori mai rapidă decât opţiunile actuale de ultimă generaţie, şi poate capta imagini până la nivelul celulelor sanguine. Putem număra celulele şi le putem urmări traiectoria", a declarat profesorul Kevin Tsia de la HKU EEE, care este şi programului de inginerie biomedicală.
În tehnologia cu viteză redusă, imaginile obţinute ale fluxului de sânge sunt neclare şi arată ca o pată.
Imaginile recent obţinute prin tehnologia de fluorescenţă cu doi fotoni sunt mult mai detaliate şi arată clar celulele individuale în mişcare rapidă.
Echipa de cercetare a raportat iniţial tehnologia de fluorescenţă cu doi fotoni de mare viteză în 2020, când a folosit-o pentru a înregistra cu succes semnalele electrice, în milisecunde, ale neuronilor într-un şoarece treaz. Cu această ultimă producţie, echipa a extins potenţialul tehnologiei, pe care au aplicat-o şi la depistarea cancerului, reuşind să obţină imagini ale celulelor canceroase din sânge.
„Actualul studiu pentru imagistica celulelor sanguine individuale in vivo reprezintă extinderea cercetărilor anterioare, şi demonstrează că tehnologia poate fi extinsă şi la alte tipuri de cercetări neuroştiinţifice, în special hemodinamica cerebrală, care reprezintă dinamica fluxului sanguin către creier”, a completat profesorul Tsia, care a condus echipa de cercetare.
