Sức khỏe đời sống

ĐẦU DÒ MRI MỚI CÓ THỂ TIẾT LỘ NHIỀU HOẠT ĐỘNG BÊN TRONG CỦA NÃO BỘ

ĐẦU DÒ MRI MỚI CÓ THỂ TIẾT LỘ NHIỀU HOẠT ĐỘNG BÊN TRONG CỦA NÃO BỘ

ĐÀU DÒ MRI MỚI CÓ THỂ TIẾT LỘ NHIỀU HOẠT ĐỘNG BÊN TRONG CỦA NÃO BỘ

Sử dụng một đầu dò mới để chụp cộng hưởng từ chức năng (fMRI), các kỹ sư sinh học của MIT đã nghĩ ra một cách để theo dõi các nhóm tế bào thần kinh riêng lẻ và tiết lộ cách chúng tương tác với nhau.

ĐÀU DÒ MRI MỚI CÓ THỂ TIẾT LỘ NHIỀU HOẠT ĐỘNG BÊN TRONG CỦA NÃO BỘ

Tương tự như cách các bánh răng của đồng hồ tương tác theo những cách cụ thể để quay kim đồng hồ, các phần khác nhau của não tương tác để thực hiện nhiều nhiệm vụ khác nhau, chẳng hạn như tạo ra hành vi hoặc giải thích thế giới xung quanh chúng ta. Đầu dò MRI mới có khả năng cho phép các nhà khoa học lập bản đồ các mạng lưới tương tác đó.

“Với fMRI thông thường, chúng tôi thấy hoạt động của tất cả các bánh răng cùng một lúc. Nhưng với kỹ thuật mới của chúng tôi, chúng tôi có thể chọn các bánh răng riêng lẻ được xác định bởi mối quan hệ của chúng với các bánh răng khác và điều đó rất quan trọng để xây dựng bức tranh về cơ chế của não bộ, ”Alan Jasanoff, giáo sư kỹ thuật sinh học của MIT, cho biết. khoa học não bộ và nhận thức, khoa học và kỹ thuật hạt nhân.

Sử dụng kỹ thuật này, liên quan đến việc nhắm mục tiêu di truyền của đầu dò MRI đến các quần thể tế bào cụ thể trong mô hình động vật, các nhà nghiên cứu có thể xác định các quần thể thần kinh liên quan đến một mạch phản ứng với các kích thích bổ ích. Các nhà nghiên cứu cho biết, đầu dò MRI mới cũng có thể cho phép nghiên cứu nhiều mạch não khác.

Jasanoff là tác giả chính của nghiên cứu, xuất hiện ngày nay trên tạp chí Nature Neuroscience . Các tác giả chính của bài báo là Souparno Ghosh, người nhận Tiến sĩ MIT gần đây và cựu nhà khoa học nghiên cứu của MIT Nan Li.

TRUY TÌM KẾT NỐI

Hình ảnh fMRI truyền thống đo lường những thay đổi đối với lưu lượng máu trong não, như một đại diện cho hoạt động thần kinh. Khi các tế bào thần kinh nhận được tín hiệu từ các tế bào thần kinh khác, nó sẽ kích hoạt một dòng canxi, khiến một khí khuếch tán được gọi là oxit nitric được giải phóng. Oxit nitric một phần hoạt động như một chất giãn mạch làm tăng lưu lượng máu đến khu vực này.

Hình ảnh canxi trực tiếp có thể cung cấp hình ảnh chính xác hơn về hoạt động của não, nhưng loại hình ảnh đó thường yêu cầu hóa chất huỳnh quang và các thủ thuật xâm lấn. Nhóm nghiên cứu của MIT muốn phát triển một phương pháp có thể hoạt động trên toàn bộ não mà không cần loại xâm lấn đó.

Jasanoff nói: “Nếu chúng ta muốn tìm ra mạng lưới tế bào và cơ chế toàn não hoạt động như thế nào, chúng ta cần một thứ gì đó có thể được phát hiện sâu trong mô và tốt nhất là trên toàn bộ não cùng một lúc,” Jasanoff nói. “Cách mà chúng tôi chọn để làm điều đó trong nghiên cứu này là về cơ bản chiếm đoạt cơ sở phân tử của chính fMRI.”

Các nhà nghiên cứu đã tạo ra một thiết bị thăm dò di truyền, được phân phối bởi vi rút, mã hóa cho một protein phát ra tín hiệu bất cứ khi nào tế bào thần kinh hoạt động. Protein này, được các nhà nghiên cứu gọi là NOSTIC (nitric oxide synthase để nhắm mục tiêu độ tương phản hình ảnh), là một dạng được thiết kế của một loại enzyme gọi là nitric oxide synthase. Protein NOSTIC có thể phát hiện mức canxi tăng cao phát sinh trong quá trình hoạt động thần kinh; sau đó nó tạo ra oxit nitric, dẫn đến tín hiệu fMRI nhân tạo chỉ phát sinh từ các tế bào chứa NOSTIC.

Đầu dò được phân phối bởi một loại virus được tiêm vào một vị trí cụ thể, sau đó nó sẽ di chuyển dọc theo các sợi trục của tế bào thần kinh kết nối với vị trí đó. Bằng cách đó, các nhà nghiên cứu có thể gắn nhãn mọi quần thể thần kinh cung cấp thức ăn cho một vị trí cụ thể.

Jasanoff nói: “Khi chúng tôi sử dụng vi-rút này để phân phối đầu dò của mình theo cách này, nó làm cho đầu dò được biểu hiện trong các tế bào cung cấp đầu vào cho vị trí mà chúng tôi đưa vi rút vào,” Jasanoff nói. “Sau đó, bằng cách thực hiện hình ảnh chức năng của các ô đó, chúng tôi có thể bắt đầu đo lường điều gì khiến đầu vào đến vùng đó diễn ra hoặc loại đầu vào nào đến vùng đó.”

BÁNH RĂNG

Trong nghiên cứu mới, các nhà nghiên cứu đã sử dụng thiết bị thăm dò của họ để gắn nhãn các quần thể tế bào thần kinh chiếu tới thể vân, một khu vực có liên quan đến việc lập kế hoạch chuyển động và phản ứng với phần thưởng. Ở chuột, họ có thể xác định quần thể thần kinh nào gửi đầu vào đến thể vân trong hoặc ngay sau một kích thích bổ ích - trong trường hợp này, kích thích não sâu của vùng dưới đồi bên, một trung tâm não có liên quan đến sự thèm ăn và động lực, trong số các chức năng khác.

Một câu hỏi mà các nhà nghiên cứu đã đặt ra về việc kích thích não sâu của vùng dưới đồi bên là ảnh hưởng trên phạm vi rộng như thế nào. Trong nghiên cứu này, nhóm nghiên cứu của MIT đã chỉ ra rằng một số quần thể thần kinh, nằm ở các vùng bao gồm vỏ não vận động và vỏ não ruột, có liên quan đến trí nhớ, gửi đầu vào vào thể vân sau khi kích thích não sâu.

“Nó không chỉ đơn giản là đầu vào từ vị trí kích thích não sâu hoặc từ các tế bào mang dopamine. Có những thành phần khác, cả ở xa và cục bộ, định hình phản ứng và chúng ta có thể đặt ngón tay của mình vào chúng nhờ việc sử dụng đầu dò này, ”Jasanoff nói.

Trong các thí nghiệm này, các tế bào thần kinh cũng tạo ra các tín hiệu fMRI thường xuyên, do đó, để phân biệt các tín hiệu đến cụ thể từ các tế bào thần kinh bị biến đổi gen, các nhà nghiên cứu thực hiện mỗi thí nghiệm hai lần: một lần khi bật đầu dò và một lần sau khi điều trị bằng thuốc ức chế đầu dò. Bằng cách đo lường sự khác biệt về hoạt động fMRI giữa hai điều kiện này, họ có thể xác định cụ thể mức độ hoạt động hiện diện trong các tế bào chứa đầu dò.

Các nhà nghiên cứu hiện hy vọng sẽ sử dụng phương pháp tiếp cận này, mà họ gọi là di truyền huyết học, để nghiên cứu các mạng lưới khác trong não, bắt đầu với nỗ lực xác định một số vùng nhận đầu vào từ thể vân sau khi kích thích não sâu.

“Một trong những điều thú vị về cách tiếp cận mà chúng tôi đang giới thiệu là bạn có thể tưởng tượng việc áp dụng cùng một công cụ tại nhiều vị trí trong não và ghép một mạng lưới các bánh răng lồng vào nhau, bao gồm các mối quan hệ đầu vào và đầu ra này,” Jasanoff nói. “Điều này có thể dẫn đến một viễn cảnh rộng lớn về cách bộ não hoạt động như một tổng thể tích hợp, ở cấp độ quần thể thần kinh.”

Nghiên cứu được tài trợ bởi Viện Y tế Quốc gia và Trung tâm MIT Simons về Não bộ Xã hội.

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Theo: SCIENCE BLOG

Xem thêm bài viết thuộc chủ đề tương tự: GÓC NHÌN Ở KÍCH THƯỚC NANO VỀ VIRUS COVID-19

Đang xem: ĐẦU DÒ MRI MỚI CÓ THỂ TIẾT LỘ NHIỀU HOẠT ĐỘNG BÊN TRONG CỦA NÃO BỘ

0 sản phẩm
0₫
Xem chi tiết
0 sản phẩm
0₫
Đóng