שונות

חיישן MRI חדש יכול להעלות תמונה עמוקה למוחנו

חיישן MRI חדש יכול להעלות תמונה עמוקה למוחנו

חוקרי MIT המציאו דרך להביט עמוק יותר במוח מאי פעם. סידן הוא מולקולת איתות חיונית עבור רוב התאים. זה ממלא תפקיד גדול עוד יותר בנוירונים.

ראו גם: מחקר חדש משתמש בסריקות MRI לחיזוי אלזיימר ודמנציה

מדענים הצליחו זה מכבר לדמות סידן בגלי המוח כדי לפתח תמונה כיצד הם מתקשרים זה עם זה. עם זאת, הטכנולוגיה הנוכחית מאפשרת חדירת תמונה של כמה מילימטרים בלבד.

MRI עוזר לקבל תמונה עמוקה יותר

צוות המחקר MIT פיתח שיטה המבוססת על הדמיה תהודה מגנטית (MRI) ומספק מבט עמוק בהרבה.

"מאמר זה מתאר את הגילוי הראשון המבוסס על MRI של איתות סידן תוך תאי, המקביל ישירות לגישות אופטיות רבות עוצמה הנמצאות בשימוש נרחב במדעי המוח, אך כעת מאפשר לבצע מדידות מסוג זה in vivo ברקמות עמוקות", אומר אלן יאסאנוף, פרופסור ל- MIT. הנדסה ביולוגית, מדעי המוח והקוגניציה, ומדע והנדסת גרעין, וחבר עמית במכון MIT McGovern לחקר המוח.

בזמן מנוחה, לנוירונים במוח יש רמות נמוכות מאוד של סידן. אך כאשר הנוירונים מפעילים דחף חשמלי, הסידן מציף את הנוירון.

שיטה חדשה חודרת הלאה

מדענים השתמשו בתופעה זו כדי לקבל תובנה כיצד פועל המוח על ידי תיוג סידן במולקולות פלואורסצנטיות. זה נעשה בתאי מוח בצלחת מעבדה או במוחם של בעלי חיים חיים.

עם זאת, הדמיה מסוג מיקרוסקופיה מסוג זה יכולה לחדור רק כמה עשיריות מילימטר לרקמה, מה שמגביל את המחקר רק לפני השטח של המוח.

"יש כלים מדהימים שנעשים עם הכלים האלה, אבל רצינו משהו שיאפשר לעצמנו ולאחרים להסתכל עמוק יותר על איתות ברמה הסלולרית", אומר ג'סנוף.

כדי להשיג את חלומם, החוקרים החלו להסתכל על ה- MRI. MRI פועל על ידי איתור אינטראקציות מגנטיות בין חומר ניגוד מוזרק למולקולות מים בתוך התאים. זהו כלי נפוץ להדמיה לא פולשנית באזורים שונים בגוף.

בעוד שמחקרים אחרים נעשו על חיישני סידן על בסיס MRI, לעומת זאת, הם הונעו מחוסר פיתוח של חומר ניגוד שיכול להיכנס לתאי מוח. צוות Jasanoff יצר חומר ניגודיות שהשתמש באבני בניין שיכולות לעבור דרך קרום התא.

בדיקה מוצלחת על חולדות

הסוכן מכיל מנגן הקשור לתרכובת שיכולה לחדור לקרומי התאים. הוא מכיל גם זרוע קשירת סידן הנקראת צ'לטור. ברגע שהחומר נמצא בתוך התא, אם רמות הסידן נמוכות, הצלר נקשר חלש לאטום המנגן, ומגן על המתכת מפני גילוי MRI.

כאשר התא מוצף בסידן הקלטר נקשר לסידן ומשחרר את המנגן, חומר הניגוד נראה אז בהיר יותר בתמונת ה- MRI.

"כאשר נוירונים, או תאי מוח אחרים הנקראים גליה, הופכים לגירוי, הם חווים לעתים קרובות יותר מפי עשרה בריכוז הסידן. החיישן שלנו יכול לזהות את השינויים האלה ", אומר ג'סנוף.

כדי לבדוק את הסוכן שלהם, החוקרים הזריקו אותו למוחם של חולדות באזור עמוק במוח המכונה הסטריאטום. הסטריאטום הוא החלק במוח המעורב בתכנון תנועה ולמידת התנהגויות חדשות.

לאחר מכן שימשו יוני אשלגן כדי לעורר פעילות חשמלית בתאי העצב של הסטריאטום, והחוקר הצליח למדוד את תגובת הסידן בתאים אלה.

המחקר ימשיך להיות מפותח ועשוי להביא לסיכוי להבין במדויק את עיתוי פעילות הנוירונים עמוק במוח.

"זה יכול להיות שימושי כדי להבין כיצד מבנים שונים במוח עובדים יחד כדי לעבד גירויים או לתאם התנהגות", אומר ג'סנוף. המחקר מופיע בגיליון 22 בפברואר של Nature Communications.


צפו בסרטון: How does MRI work (יָנוּאָר 2022).