Neurocientistas investigam comunicação neuronal com ultra

20 de junho de 2023

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por Instituto Leibniz de Tecnologias Fotônicas eV

Para investigar a atividade das estruturas neuronais, bem como a interação das células nervosas, são necessárias tecnologias minimamente invasivas que forneçam imagens de delicados tecidos cerebrais profundos. Um novo endomicroscópio da espessura de um fio de cabelo, desenvolvido por uma equipa internacional com a participação de Leibniz IPHT, promete observações aprofundadas extremamente suaves e oferece o potencial para investigar áreas do cérebro em grande detalhe e para estudar o início e a progressão de doenças graves. doenças neuronais.

Espera-se que o instrumento ajude os neurocientistas na definição de novas estratégias para combater estas condições debilitantes. Os pesquisadores publicaram seus resultados na revista Nature Communications.

Doenças neuronais como autismo, epilepsia, Alzheimer ou doença de Parkinson ainda são pouco compreendidas. Portanto, prevenir, tratar ou aliviar estas doenças continua a ser um grande desafio. Para compreender melhor as causas e as origens destas doenças, e para desenvolver e monitorizar terapias personalizadas, é importante decifrar e estudar como as células nervosas afectadas, que estão frequentemente localizadas em estruturas muito profundas do cérebro, se comportam dentro do cérebro. complexidade natural de todo o organismo.

Os neurocientistas investigam essas condições em modelos de pequenos animais e exploram técnicas de endoscopia minimamente invasivas para estudar estruturas cerebrais profundas. Para este fim, cientistas do Instituto Leibniz de Tecnologia Fotónica (Leibniz IPHT) em Jena, Alemanha, estão a trabalhar em conjunto com a equipa de Fotónica Complexa do Instituto de Instrumentos Científicos da Academia Checa de Ciências em Brno, República Checa, num romance abordagem baseada em fibra.

Com um diâmetro de apenas 110 micrômetros, o endoscópio é tão fino quanto um fio de cabelo humano, permitindo a aquisição de imagens em uma profundidade de tecido sem precedentes e no nível subcelular. Isto não só permite a investigação de estruturas cerebrais profundas, que anteriormente eram de difícil acesso, mas também o estudo preciso da conectividade neuronal e da atividade de sinalização de neurónios individuais no cérebro.

"No coração do sistema endoscópico está uma fibra de vidro óptica ultrafina que serve como sonda. Usando a holografia digital, podemos usá-la para criar imagens e visualizar células e vasos sanguíneos individuais com alta resolução, sem distorção e com alta resolução. -contraste. O design da endoscopia extremamente fino permite um exame in vivo extremamente atraumático sem danificar os tecidos circundantes", explica o Prof. Tomáš Čižmár, chefe do Departamento de Pesquisa de Fibra e Tecnologia do Leibniz IPHT, que liderou o desenvolvimento do instrumento.

As soluções endoscópicas convencionais usadas em pesquisas em neurociência in vivo geralmente usam lentes de haste especializadas (GRIN), que transmitem imagens de uma de suas extremidades à outra. Devido à sua pegada, podem representar um grande risco de danos nos tecidos e afetar gravemente a validade dos estudos de neurociência. O endoscópio holográfico recentemente desenvolvido supera esta desvantagem usando uma única fibra óptica multimodo como sonda de imagem, tornando-o o método menos invasivo para visualizar áreas cerebrais sensíveis.