Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο της Μινεσότα έφτιαξαν ένα μοναδικό τρισδιάστατα εκτυπωμένο διαφανές κρανιακό εμφύτευμα που τους επιτρέπει να παρακολουθούν την δραστηριότητα ολόκληρης της επιφάνειας του εγκεφάλου σε πραγματικό χρόνο.
Η καινοτόμος συσκευή αναμένεται να συμβάλλει καταλυτικά στην περαιτέρω εξερεύνηση του ανθρώπινου εγκεφάλου και σε δυσλειτουργίες που συντελούν στην εκδήλωση παθήσεων, όπως οι νόσοι του Πάρκινσον και του Αλτσχάιμερ.
Οι εικόνες παρουσιάζουν ολόκληρη την επιφάνεια του εγκεφαλικού φλοιού του ποντικιού στις έξι και 36 εβδομάδες μετά την εμφύτευση του See-Shell. (Πηγή φωτογραφίας: Πανεπιστήμιο Μινεσότα)
Οι ερευνητές δημοσίευσαν στη μελέτη στο Nature Communications, και σκοπεύουν σύντομα να προχωρήσουν στην εμπορική εκμετάλλευση της συσκευής, την οποία ονόμασαν See-Shell.
«Προσπαθούμε να δούμε αν είναι εφικτό να οπτικοποιήσουμε και να αλληλεπιδράσουμε με μεγάλα τμήματα της επιφάνειας του εγκεφαλικού φλοιού ποντικιών, για μεγάλα χρονικά διαστήματα. Αυτό θα μας επιτρέψει να συλλέγουμε πληροφορίες και για την λειτουργία του ανθρώπινου εγκεφάλου. Η τεχνολογία αυτή μας επιτρέπει να δούμε το περισσότερο μέρος του φλοιού εν ώρα δράσης με πρωτοφανή έλεγχο και ακρίβεια, ενώ παράλληλα διεγείρει ορισμένα μέρη του εγκεφάλου», εξηγεί ο Suhasa Kodandaramaiah, συγγραφέας της μελέτης και καθηγητής Μηχανικής στο Κολέγιο Επιστήμης και Μηχανολογίας του αμερικανικού πανεπιστημίου.
Στο παρελθόν οι περισσότερες μελέτες είχαν εστιάσει σε μικρές περιοχές του εγκεφάλου αλλά τώρα οι ειδικοί μπορούν να κατανοήσουν πως αυτό που συμβαίνει σε ένα τμήμα του εγκεφάλου επηρεάζει άλλες περιοχές του, ταυτόχρονα.
Στο πλαίσιο αυτό η συσκευή See-Shell μελετά πως ήπιες διασείσεις σε ένα τμήμα του εγκεφάλου επηρεάζει άλλα τμήματα του καθώς αυτός αναδιοργανώνεται δομικά και λειτουργικά. Το ζωικό μοντέλο που χρησιμοποίησε ο Δρ. Kodandaramaiah είναι πολύ κοντινό στον ανθρώπινο εγκέφαλο και γι’ αυτό ελπίζει ότι θα ανοίξει ο δρόμος για καλύτερη μελέτη νευροεκφυλιστικών παθήσεων του εγκεφάλου, όπως οι νόσοι του Πάρκινσον και του Αλτσχάιμερ.
Η συσκευή See-Shell επιτρέπει στους ερευνητές να δουν σφαιρικές αλλαγές για πρώτη φορά με εξαιρετική χρονική ακρίβεια. Στο βίντεο που έφτιαξαν βάσει της See-Shell οι αλλαγές στην φωτεινότητα του εγκεφάλου του ποντικιού αντιστοιχούν στην αποτρίχωση και τη μείωση της νευρικής δραστηριότητας. Οι λεπτές αναλαμπές είναι περίοδοι κατά τις οποίες ο εγκέφαλος ξαφνικά ενεργοποιείται. Οι ερευνητές προσπαθούν ακόμα να κατανοήσουν τον λόγο μιας τέτοιας σφαιρικά συντονισμένης δραστηριότητας και τι σημαίνει για τη συμπεριφορά.
Για την ανάπτυξη της See-Shell οι ερευνητές έκαναν ψηφιακό σκανάρισμα της επιφάνειας του κρανίου ενός ποντικιού και στη συνέχεια χρησιμοποίησαν τις ψηφιακές σαρώσεις για να δημιουργήσουν ένα τεχνητό διαφανές κρανίο που έχει τα ίδια περιγράμματα με το αρχικό. Κατά τη διάρκεια μιας χειρουργικής επέμβασης ακριβείας, αντικατέστησαν το άνω μέρος του κρανίου του πειραματόζωου με την τρισδιάστατα εκτυπωμένη See-Shell. Η συσκευή επέτρεψε στους ερευνητές να καταγράφουν ταυτόχρονα την εγκεφαλική δραστηριότητα, ενώ έκαναν και απεικόνιση ολόκληρου του εγκεφάλου σε πραγματικό χρόνο.
Αξίζει να σημειωθεί ότι το εμφύτευμα δεν απορρίφθηκε από το πειραματόζωο, γεγονός που σημαίνει ότι θα συνεχιστεί η έρευνα του εγκεφάλου των ποντικιών για πολλούς μήνες. Αυτό πρακτικά σημαίνει ότι πέραν των νευροεκφυλιστικών παθήσεων θα συλλεχθούν και στοιχεία για την εγκεφαλική γήρανση, κάτι που στην περίπτωση του ανθρώπινου εγκεφάλου θα απαιτούσε δεκαετίες ολόκληρες για να γίνει.
