Πενήντα χρόνια μετά από τον Αμερικανό χημικό Pal Laterbur που παρουσίασε λεπτομερώς την πρώτη μαγνητική τομογραφία (MRI), οι επιστήμονες “γιόρτασαν” αυτή την ιστορική ιατρική επέτειο με ένα ασύλλυπτο άλμα στην τεχνολογία που χρησιμοποιείται, πετυχαίνοντας εξαιρετικά πιο ευκρινείς σαρώσεις εγκεφάλου ποντικιού.

Σχεδόν 40 δεκαετίες ερευνών στα σκαριά, ερευνητές από το Κέντρο για τη Μικροσκοπία In Vivo του Πανεπιστημίου Duke, μαζί με επιστήμονες από το Κέντρο Επιστήμης Υγείας του Πανεπιστημίου του Τενεσί, το Πανεπιστήμιο της Πενσυλβάνια, το Πανεπιστήμιο του Πίτσμπουργκ και το Πανεπιστήμιο της Ιντιάνα, έχουν παραγάγει εικόνες μαγνητικής τομογραφίας 64 εκατομμύρια φορές πιο ευκρινείς από αυτές που προσφέρει αυτή τη στιγμή η τεχνολογία.

Αυτή η μαγνητική τομογραφία ήταν σε θέση να συλλάβει εικόνες με τόση λεπτομέρεια που κάθε voxel – η τρισδιάστατη έκδοση ενός pixel – μετρούσε μόλις 5 μικρά, ή πέντε χιλιοστά του χιλιοστού. Αυτό σημαίνει ότι ενώ η τρέχουσα τεχνολογία μαγνητικής τομογραφίας είναι αρκετά προηγμένη για να εντοπίσει έναν όγκο στον εγκέφαλο, για παράδειγμα, αυτή η καθαρή εικόνα μπορεί να πάει τα πράγματα ένα βήμα παραπέρα και να εμφανίσει οργάνωση και πολύ πιο λεπτομερή συνδεσιμότητα.

Η μαγνητική τομογραφία κατάφερε να συλλάβει απίστευτες εικόνες δεδομένων κυκλώματος σε όλο τον εγκέφαλο του ποντικιού.

Οι ερευνητές πιστεύουν ότι αυτό το επίπεδο λεπτομερούς απεικόνισης θα επιτρέψει την καλύτερη κατανόηση του τρόπου με τον οποίο αλλάζει ο εγκέφαλος με την ηλικία, τη διατροφή και τις νευροεκφυλιστικές ασθένειες όπως το Αλτσχάιμερ.

«Είναι κάτι που είναι πραγματικά ικανό», είπε ο επικεφαλής συγγραφέας G. Allan Johnson, καθηγητής ακτινολογίας, φυσικής και βιοϊατρικής μηχανικής στο Duke. «Μπορούμε να αρχίσουμε να εξετάζουμε τις νευροεκφυλιστικές ασθένειες με έναν εντελώς διαφορετικό τρόπο».

Χρησιμοποίησαν μαγνήτη 9,4 Tesla

Αποκορύφωμα σχεδόν 40 ετών εργασίας στο Κέντρο Μικροσκοπίας In Vivo, αυτή η ανάλυση MRI κατέστη δυνατή μόνο με τη χρήση εντυπωσιακής τεχνολογίας. Η ομάδα χρησιμοποίησε έναν ισχυρό μαγνήτη 9,4 Tesla (οι κλινικές μαγνητικές τομογραφίες έχουν γενικά μαγνήτη 1,5 έως 3-Tesla), ένα σύνολο πηνίων ντεγκραντέ 100 φορές ισχυρότερα από τις τυπικές σαρώσεις και έναν υπερ-υπολογιστή ισοδύναμο με 800 φορητούς υπολογιστές, όλοι λειτουργούν προκειμένου να απεικονιστεί ο εγκέφαλος ενός ποντικιού.

Επιπλέον, μετά την ολοκλήρωση των απεικονίσεων μαγνητικής τομογραφίας, οι ερευνητές έκαναν σάρωση του εγκεφαλικού ιστού με μικροσκόπιο φωτός. Αυτό έδωσε τη δυνατότητα στους επιστήμονες να επισημάνουν συγκεκριμένες ομάδες κυττάρων, επιτρέποντάς τους να παρακολουθούν πώς εξελίσσονται οι νευροεκφυλιστικές ασθένειες με την πάροδο του χρόνου.

Χρησιμοποιώντας σετ ποντικιών διαφορετικών ηλικιών και γενετικής σύνθεσης, οι επιστήμονες μπόρεσαν να δουν πώς άλλαξε η συνδεσιμότητα του ζώου σε όλο τον εγκέφαλο με την πάροδο του χρόνου και πώς ορισμένες περιοχές, όπως το υποσύνολο που σχετίζεται με τη μνήμη, άλλαξαν σημαντικά περισσότερο από άλλες περιοχές. Οι εικόνες μπόρεσαν επίσης να καταγράψουν πώς η νόσος του Αλτσχάιμερ καταστρέφει τα νευρωνικά δίκτυα.

Η έρευνα ανοίγει το δρόμο για περαιτέρω τεχνολογική ανάπτυξη για να συλλάβει τον ανθρώπινο εγκέφαλο με τόση λεπτομέρεια, κάτι που θα παρείχε μια καλύτερη κατανόηση του τρόπου με τον οποίο αλλάζει ο ιστός με την ηλικία και ποιες παρεμβάσεις θα μπορούσαν να είναι χρήσιμες για την αποτροπή του εκφυλισμού.

«Η έρευνα που υποστηρίχθηκε από το Εθνικό Ινστιτούτο Γήρανσης αποκάλυψε ότι οι μέτριες διατροφικές και φαρμακευτικές παρεμβάσεις μπορούν να οδηγήσουν σε ζώα να ζουν 25% περισσότερο», είπε ο Τζόνσον. «Λοιπόν, το ερώτημα είναι, είναι ο εγκέφαλός τους ακόμα άθικτος κατά τη διάρκεια αυτής της εκτεταμένης διάρκειας ζωής; Θα μπορούσαν ακόμα να λύνουν σταυρόλεξα; Θα μπορούν να κάνουν Sudoku παρόλο που ζουν 25% περισσότερο; Και έχουμε την ικανότητα τώρα να το δούμε. Και καθώς το κάνουμε αυτό, μπορούμε να το μεταφράσουμε απευθείας στην ανθρώπινη κατάσταση».

Η έρευνα δημοσιεύτηκε στο περιοδικό PNAS .

(photo: pixabay)