I ricercatori dell’Università del Minnesota hanno sviluppato un esclusivo impianto di teschi trasparenti con stampa 3D per topi come un modo per visualizzare l’attività in tempo reale sulla superficie del cervello. Il dispositivo, soprannominato See-Shell, potrebbe contribuire a fornire nuove informazioni sulle condizioni del cervello umano come commozioni cerebrali, morbo di Alzheimer e Parkinson.
“Quello che stiamo cercando di fare è vedere se siamo in grado di visualizzare e interagire con ampie parti della superficie del cervello del mouse, chiamata corteccia, per lunghi periodi di tempo, il che ci fornirà nuove informazioni su come funziona il cervello umano”, ha affermato Suhasa Kodandaramaiah, Ph.D., coautrice dello studio e Università del Minnesota Benjamin Mayhugh Assistente di ingegneria meccanica presso il College of Science and Engineering. “Questa tecnologia ci consente di vedere la maggior parte della corteccia in azione con controllo e precisione senza precedenti mentre stimola alcune parti del cervello.”
Tradizionalmente, la maggior parte degli scienziati si è concentrata su piccole regioni del cervello e ha cercato di capirlo in dettaglio. Tuttavia, i ricercatori stanno ora scoprendo che ciò che accade in una parte del cervello probabilmente influisce su altre parti del cervello allo stesso tempo.
Per realizzare la See-Shell, i ricercatori hanno digitalmente digitalizzato la superficie del cranio del topo e poi hanno utilizzato le scansioni digitali per creare un cranio trasparente artificiale che ha gli stessi contorni del cranio originale. Durante un intervento chirurgico preciso, la parte superiore del cranio del mouse viene sostituita con il dispositivo del cranio trasparente stampato in 3D. Il dispositivo consente ai ricercatori di registrare l’attività cerebrale simultaneamente mentre immagina l’intero cervello in tempo reale.
La tecnologia consente ai ricercatori di vedere i cambiamenti globali per la prima volta con una risoluzione temporale senza precedenti.
“Questo nuovo dispositivo ci consente di osservare l’attività cerebrale al livello più piccolo ingrandendo i neuroni specifici, ottenendo nel contempo una visione d’insieme di gran parte della superficie del cervello nel tempo”, ha detto Kodandaramaiah. “Sviluppare il dispositivo e mostrare che funziona è solo l’inizio di ciò che saremo in grado di fare per far avanzare la ricerca sul cervello.”
Un video pubblicato dall’università mostra una scansione accelerata del cervello del mouse vista attraverso la See-Shell. “I cambiamenti di luminosità del cervello del mouse corrispondono all’inceratura e al declino dell’attività neuronale, mentre i lampi sottili sono periodi in cui tutto il cervello diventa improvvisamente attivo”, sottolinea i ricercatori.
Un altro vantaggio dell’utilizzo di questo dispositivo è che il corpo del mouse non ha rigettato l’impianto, il che significa che i ricercatori sono stati in grado di studiare lo stesso cervello del mouse per diversi mesi. Questo tipo di ricerca sull’invecchiamento del cervello richiederebbe decenni per studiare negli esseri umani.
“Questi sono studi che non potremmo fare negli esseri umani, ma sono estremamente importanti nella nostra comprensione di come funziona il cervello in modo che possiamo migliorare i trattamenti per le persone che soffrono di lesioni cerebrali o malattie”, ha detto Timothy J. Ebner, MD, Ph. D., un co-autore dello studio e un professore dell’Università del Minnesota e Capo del Dipartimento di Neuroscienze nella Scuola di Medicina.
La ricerca è pubblicata su Nature Communications .