Metode nanosheet yang inovatif

Artikel ini telah ditinjau sesuai dengan proses dan kebijakan editorial Science X. Para editor telah menekankan atribut berikut sambil memastikan kredibilitas konten:

fakta diverifikasi

publikasi yang ditinjau oleh rekan sejawat

sumber terpercaya

membenarkan

OKE! Sebuah tim peneliti yang dipimpin oleh Exploratory Research Center on Life and Living Systems (ExCELLS) dan National Institute for Physiological Sciences (NIPS) telah mempresentasikan metode baru untuk pencitraan otak in vivo yang memungkinkan observasi neuronal dalam skala besar dan jangka panjang. struktur dan aktivitas pada tikus yang terjaga. Metode ini disebut metode “nanosheet yang dimasukkan ke dalam resin yang dapat disembuhkan dengan cahaya” (NIRE) dan menggunakan lembaran nano fluoropolimer yang dilapisi dengan resin yang dapat disembuhkan dengan cahaya untuk membuat jendela tengkorak yang lebih besar. Kredit: NINS/ExCELLS

× tutup

Sebuah tim peneliti yang dipimpin oleh Exploratory Research Center on Life and Living Systems (ExCELLS) dan National Institute for Physiological Sciences (NIPS) telah mempresentasikan metode baru untuk pencitraan otak in vivo yang memungkinkan observasi neuronal dalam skala besar dan jangka panjang. struktur dan aktivitas pada tikus yang terjaga. Metode ini disebut metode “nanosheet yang dimasukkan ke dalam resin yang dapat disembuhkan dengan cahaya” (NIRE) dan menggunakan lembaran nano fluoropolimer yang dilapisi dengan resin yang dapat disembuhkan dengan cahaya untuk membuat jendela tengkorak yang lebih besar. Kredit: NINS/ExCELLS

Otak manusia memiliki miliaran neuron. Bersama-sama, keduanya mengaktifkan fungsi otak tingkat tinggi seperti kognisi dan perilaku kompleks. Untuk mempelajari fungsi otak tingkat tinggi ini, penting untuk memahami bagaimana aktivitas saraf dikoordinasikan di berbagai wilayah otak.

Meskipun teknik seperti pencitraan resonansi magnetik fungsional (fMRI) mampu memberikan wawasan tentang aktivitas otak, teknik tersebut hanya dapat menampilkan begitu banyak informasi untuk waktu dan area tertentu. Mikroskop dua foton yang melibatkan penggunaan jendela kranial adalah alat yang ampuh untuk menghasilkan gambar beresolusi tinggi, namun jendela kranial konvensional berukuran kecil, sehingga sulit untuk mempelajari area terpencil di otak secara bersamaan.

Kini, tim peneliti yang dipimpin oleh Exploratory Research Center on Life and Living Systems (ExCELLS) dan National Institute for Physiological Sciences (NIPS) telah mempresentasikan metode baru untuk pencitraan otak in vivo yang memungkinkan observasi skala besar dan jangka panjang. . struktur dan aktivitas saraf pada tikus yang terjaga.

Metode ini disebut metode “nanosheet yang dimasukkan ke dalam resin yang dapat disembuhkan dengan cahaya” (NIRE) dan menggunakan lembaran nano fluoropolimer yang dilapisi dengan resin yang dapat disembuhkan dengan cahaya untuk membuat jendela tengkorak yang lebih besar.

“Metode NIRE lebih unggul dari metode sebelumnya karena menciptakan jendela tengkorak yang lebih besar dari sebelumnya, membentang dari korteks parietal hingga otak kecil, menggunakan nanosheet biokompatibel dan resin transparan yang dapat disembuhkan dengan cahaya yang dapat berubah bentuk dari cair menjadi padat,” kata lead. penulis Taiga Takahashi dari Tokyo University of Science dan ExCELLS.

Dalam metode NIRE, resin yang dapat disembuhkan dengan cahaya digunakan untuk mengikat CYTOP (PEO-CYTOP) yang dilapisi polietilen oksida, sebuah lembaran nano bioinert dan transparan, ke permukaan otak. Hal ini menciptakan “jendela” yang pas dengan permukaan otak, bahkan permukaan otak kecil yang sangat melengkung, dan mempertahankan transparansinya untuk jangka waktu yang lama dengan sedikit tekanan mekanis, sehingga memungkinkan peneliti mengamati berbagai area otak dalam kehidupan. tikus.

“Selanjutnya, kami menunjukkan bahwa kombinasi nanosheet PEO-CYTOP dan resin yang dapat disembuhkan dengan cahaya memungkinkan terciptanya jendela kranial yang lebih kuat dengan transparansi yang lebih besar untuk jangka waktu yang lebih lama dibandingkan dengan metode kami sebelumnya. Hasilnya, hanya terdapat sedikit artefak gerak, yang merupakan distorsi gambar yang disebabkan oleh gerakan tikus yang terjaga,” kata Takahashi.

Jendela kranial memungkinkan pencitraan resolusi tinggi dengan resolusi submikrometer, sehingga cocok untuk mengamati morfologi dan aktivitas struktur saraf halus.

“Yang penting, metode NIRE memungkinkan pencitraan dalam jangka waktu lebih lama, lebih dari 6 bulan, dengan dampak minimal terhadap transparansi. Hal ini akan memungkinkan penelitian jangka panjang mengenai neuroplastisitas di berbagai tingkatan – dari tingkat jaringan hingga tingkat sel – serta selama pematangan, pembelajaran dan degenerasi saraf,” jelas penulis terkait Tomomi Nemoto dari ExCELLS dan NIPS.

Studi ini merupakan pencapaian yang signifikan di bidang neuroimaging, karena metode baru ini memberikan peneliti alat yang ampuh untuk memeriksa proses saraf yang sebelumnya sulit atau tidak mungkin untuk diamati. Secara khusus, kemampuan metode NIRE untuk membuat jendela kranial besar dengan transparansi yang lebih luas dan artefak gerakan yang lebih sedikit akan memungkinkan pencitraan otak in vivo dalam skala besar, jangka panjang, dan multidimensi.

“Metode ini menjanjikan untuk mengungkap misteri proses saraf yang terkait dengan pertumbuhan dan perkembangan, pembelajaran, dan gangguan neurologis. Potensi penerapannya mencakup penyelidikan pengkodean populasi saraf, pemodelan ulang sirkuit saraf, dan fungsi otak tingkat tinggi yang bergantung pada aktivitas terkoordinasi secara luas. wilayah yang tersebar,” katanya Jangan bergerak.

Singkatnya, metode NIRE menyediakan platform untuk menyelidiki perubahan neuroplastik pada tingkat yang berbeda selama periode waktu yang lama pada hewan yang terjaga dan terlibat dalam perilaku yang berbeda, sehingga menghadirkan peluang baru untuk meningkatkan pemahaman kita tentang kompleksitas dan fungsi otak.

Informasi lebih lanjut:
Taiga Takahashi dkk, Jendela tengkorak besar untuk pencitraan otak tikus in vivo menggunakan nanosheet fluoropolimer dan resin yang dapat disembuhkan dengan cahaya, Communications Biology (2024).

Informasi dari buku harian:
Biologi komunikasi