I neuroscienziati studiano la comunicazione neuronale con ultra

20 giugno 2023

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dell'Istituto Leibniz per le tecnologie fotoniche eV

Per studiare l'attività delle strutture neuronali e l'interazione delle cellule nervose sono necessarie tecnologie minimamente invasive che forniscono immagini dei delicati tessuti cerebrali profondi. Un nuovo endomicroscopio sottilissimo, sviluppato da un team internazionale con la partecipazione di Leibniz IPHT, promette osservazioni approfondite estremamente delicate e offre la possibilità di indagare aree del cervello in grande dettaglio e di studiare l'insorgenza e la progressione di gravi malattie neuronali.

Si prevede che lo strumento aiuterà i neuroscienziati a definire nuove strategie per combattere queste condizioni debilitanti. I ricercatori hanno pubblicato i loro risultati sulla rivista Nature Communications.

Le malattie neuronali come l’autismo, l’epilessia, l’Alzheimer o il morbo di Parkinson sono ancora poco conosciute. Pertanto, prevenire, trattare o alleviare queste malattie rimane una sfida importante. Per comprendere meglio le cause e le origini di queste malattie e per sviluppare e monitorare terapie su misura, è importante decifrare e studiare come si comportano le cellule nervose colpite, che spesso sono localizzate in strutture molto profonde del cervello, all’interno del cervello. complessità naturale dell’intero organismo.

I neuroscienziati studiano queste condizioni in piccoli modelli animali e sfruttano tecniche endoscopiche minimamente invasive per studiare le strutture cerebrali profonde. A tal fine, gli scienziati dell’Istituto Leibniz di tecnologia fotonica (Leibniz IPHT) di Jena, in Germania, stanno lavorando insieme al team di fotonica complessa dell’Istituto di strumenti scientifici dell’Accademia ceca delle scienze di Brno, nella Repubblica ceca, su un romanzo approccio basato sulle fibre.

Con un diametro di soli 110 micrometri, l'endoscopio è sottile quanto un capello umano e consente l'acquisizione di immagini a una profondità tissutale senza precedenti e a livello subcellulare. Ciò consente non solo la ricerca su strutture cerebrali profonde, a cui prima era difficile accedere, ma anche di studiare con precisione la connettività neuronale e l’attività di segnalazione dei singoli neuroni nel cervello.

"Il cuore del sistema endoscopico è una fibra di vetro ottica ultrasottile che funge da sonda. Utilizzando l'olografia digitale, possiamo usarla per immaginare e visualizzare singole cellule e vasi sanguigni con alta risoluzione, senza distorsioni e con elevata Il sottile design dell'endoscopia consente esami in vivo estremamente atraumatici senza danneggiare i tessuti circostanti," spiega il Prof. Dr. Tomáš Čižmár, capo del Dipartimento di ricerca sulle fibre e sulla tecnologia presso Leibniz IPHT, che ha guidato lo sviluppo del strumento.

Le soluzioni endoscopiche convenzionali utilizzate nella ricerca neuroscientifica in vivo utilizzano solitamente lenti a bastoncino specializzate (GRIN), che trasmettono immagini da una delle sue estremità all'altra. A causa della loro impronta, possono rappresentare un grande rischio di danni ai tessuti e compromettere gravemente la validità degli studi neuroscientifici. L’endoscopio olografico di nuova concezione supera questo svantaggio utilizzando una singola fibra ottica multimodale come sonda per l’imaging, rendendolo il metodo meno invasivo per visualizzare aree cerebrali sensibili.