El microscopio montado en la cabeza permite obtener imágenes cerebrales a largo plazo en ratones que se mueven libremente
Crédito: CC0 Public Domain
Los investigadores han desarrollado el primer microscopio fotoacústico desmontable montado en la cabeza para obtener imágenes de la actividad cerebral en ratones que se mueven libremente. Debido a que el dispositivo se puede quitar después de la obtención de imágenes, permite estudios a largo plazo que podrían revelar nuevos conocimientos importantes sobre las enfermedades neurodegenerativas y otros trastornos neurológicos.
«La epilepsia, la enfermedad de Alzheimer y la enfermedad de Parkinson pueden interrumpir gravemente el acoplamiento neurovascular, el vínculo entre la actividad neuronal y los cambios posteriores en el flujo sanguíneo cerebral», dijo Lei Xi, líder del equipo de investigación de la Universidad de Ciencia y Tecnología del Sur de China. «Nuestra nueva sonda es ideal para estudiar el acoplamiento neurovascular porque tiene el potencial de capturar la dinámica de las redes neuronales y vasculares simultáneamente».
La nueva sonda de microscopio pesa solo 1,8 gramos y se basa en la resolución óptica fotoacústica. microscopía (ORPAM), que puede capturar la dinámica anatómica y funcional del cerebro sin requerir el uso de etiquetas o marcadores fluorescentes. En la revista Optics Letters de Optica Publishing Group, Xi y sus colegas describen cómo optimizaron el diseño de la nueva sonda para hacerla lo suficientemente liviana para su uso en ratones que se mueven libremente.
«Microscopios montados en la cabeza que usan múltiples Las imágenes de fotones o de fluorescencia capturan principalmente las actividades de neuronas individuales», dijo Xi. «Nuestra sonda ORPAM puede capturar la red vascular cerebral y la hemodinámica de grandes porciones de la corteza cerebral con resolución a nivel capilar sin necesidad de etiquetas».
Miniaturizando un microscopio
El nuevo trabajo construye en una sonda portátil ORPAM que los investigadores construyeron previamente para ratas que se mueven libremente. Aunque se desempeñó bien, tuvo que fijarse permanentemente en la rata y era demasiado grande y pesado para que los ratones, que son los modelos animales preferidos para muchos estudios del cerebro, los lleven consigo.
Para hacer una sonda más pequeña , los investigadores utilizaron cálculos de simulación óptica para optimizar cuidadosamente toda la trayectoria de la luz del microscopio. También seleccionaron componentes en miniatura de alto rendimiento que incluyen una lente asférica, un escáner de sistema microelectromecánico (MEMS) y un detector ultrasónico piezoeléctrico en miniatura personalizado.
La sonda resultante pesa menos del 10 % del peso de un ratón adulto. peso corporal, tiene una resolución de 2,8 micras y puede generar imágenes con un gran campo de visión de 33 mm2. Para hacerlo desmontable, los investigadores incorporaron tres pares de imanes que conectan la sonda de imágenes con una base de montaje liviana unida al cráneo del ratón. La sonda se puede quitar directamente después de la toma de imágenes y volver a instalarla más tarde, lo que permite el monitoreo repetido a largo plazo de animales que se mueven libremente.
Imágenes a largo plazo
Después de evaluar el rendimiento de la sonda en un material sintético que imita el tejido blando, los investigadores lo utilizaron para obtener imágenes de las redes vasculares en la corteza cerebral de un ratón durante 40 minutos. También realizaron experimentos de monitoreo a largo plazo que duraron siete días. Los resultados de estas pruebas mostraron que la sonda puede proporcionar imágenes ORPAM estables y de alta calidad en ratones que se mueven libremente.
«En el futuro, tenemos la intención de desarrollar una sonda con resolución de nivel capilar, tasa de video velocidad de imagen y un campo de visión lo suficientemente grande como para capturar toda la corteza cerebral del ratón», dijo Xi. «Queremos impulsar el rendimiento de la sonda para que se pueda aprender aún más sobre la actividad cerebral y cómo podría relacionarse con la enfermedad y la salud».
Explore más
Un nuevo dispositivo para imágenes exploratorias permite aproximadamente 1000 veces más acceso al tejido cerebral Más información: Guo Heng et al, Microscopio fotoacústico montado en la cabeza desmontable en ratones que se mueven libremente, Óptica Letras (2021). DOI: 10.1364/OL.444226 Información del diario: Optics Letters
Proporcionado por The Optical Society Cita: El microscopio montado en la cabeza permite obtener imágenes cerebrales a largo plazo en movimiento libre. mice (2021, 9 de diciembre) recuperado el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-12-head-mounted-microscope-long-term-brain-imaging.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.