Magnetna rezonanca (MRI) je način na koji vizualizujemo meko, vodenasto tkivo koje je teško snimiti rendgenskim zracima. Ali dok MRI pruža dovoljno dobru rezoluciju da uoči tumor na mozgu, on mora biti mnogo oštriji da bi se vizualizovali mikroskopski detalji u mozgu koji otkrivaju njegovu organizaciju.
U višedecenijskom tehničkom obilasku koje je vodio Dukeov centar za mikroskopiju in vivo sa kolegama iz Centra za zdravstvene nauke Univerziteta u Tenesiju, Univerziteta u Pensilvaniji, Univerziteta u Pitsburgu i Univerziteta Indijana, istraživači su preuzeli rukavicu i poboljšali rezoluciju MRI što dovodi do najoštrijih slika mišjeg mozga ikada snimljenih.
Poklapajući se sa 50. godišnjicom prvog MRI, istraživači su generisali skenove mišjeg mozga koji su dramatično oštriji od tipičnog kliničkog MRI za ljude, naučni ekvivalent prelaska od pikselizovane 8-bitne grafike do hiperrealističnih detalja Chuck Close slika.
Jedan voksel novih slika – zamislite ga kao kubni piksel – meri samo 5 mikrona. To je 64 miliona puta manje od kliničkog MRI voksela.
Iako su istraživači fokusirali svoje magnete na miševe umesto na ljude, prefinjeni MRI pruža važan novi način da se vizuelizuje povezanost celog mozga u rekordnoj rezoluciji. Istraživači kažu da će novi uvidi iz snimanja miševa zauzvrat dovesti do boljeg razumevanja stanja kod ljudi, kao što je kako se mozak menja sa godinama, ishranom, ili čak sa neurodegenerativnim bolestima poput Alchajmerove bolesti. Duke MRI snima ceo mozak miša u rezoluciji 64 miliona puta bolje od kliničke magnetne rezonancije, nudeći nadu za razumevanje Parkinsonove, Alchajmerove i drugih bolesti. Zasluge: Duke centar za mikroskopiju in vivo
„To je nešto što zaista omogućava. Možemo početi da gledamo na neurodegenerativne bolesti na potpuno drugačiji način“, rekao je dr G. Alan Džonson, glavni autor novog rada i ugledni profesor Univerziteta Čarls E. Putman radiologije, fizike i biomedicinskog inženjerstva na Dukeu.
Džonsonovo uzbuđenje će se dugo čekati. Novi rad tima, koji se pojavljuje 17. aprila u Proceedings of the National Academi of Sciences, predstavlja kulminaciju skoro 40 godina istraživanja u Duke centru za mikroskopiju in vivo.
Tokom četiri decenije, Džonson, njegovi diplomirani studenti inženjeringa i njegovi brojni saradnici u Duke and afar-u su poboljšali mnoge elemente koji su, kada se sve zajedno, omogućili revolucionarnu rezoluciju MRI.
Neki od ključnih sastojaka uključuju neverovatno moćan magnet (većina kliničkih MRI se oslanja na magnet od 1,5 do 3 Tesle; Džonsonov tim koristi magnet od 9,4 Tesle), poseban set gradijentnih kalemova koji su 100 puta jači od onih u kliničkom MRI i pomažu u generisanju slike mozga i kompjutera visokih performansi koji je ekvivalentan skoro 800 laptopova koji se svi okreću da slikaju jedan mozak.
Nakon što su Džonson i njegov tim „skenirali dnevnu svetlost iz njega“, poslali su tkivo na snimanje pomoću druge tehnike koja se zove mikroskopija svetlosnog lista. Ova komplementarna tehnika im daje mogućnost da obeležavaju specifične grupe ćelija u celom mozgu, kao što su ćelije koje izdaju dopamin, da posmatraju napredovanje Parkinsonove bolesti.
Tim zatim mapira slike svetlosnog lista, koje daju veoma precizan pogled na moždane ćelije, na originalni MRI skeniranje, koje je mnogo anatomski preciznije i pruža živopisan prikaz ćelija i kola u celom mozgu.
Sa ovom kombinovanom slikom podataka o celom mozgu, istraživači sada mogu da zavire u mikroskopske misterije mozga na načine koji nikada ranije nisu bili mogući.
Jedan set MRI slika pokazuje kako se povezanost u celom mozgu menja sa starenjem miševa, kao i kako se specifični regioni, poput subikuluma uključenog u memoriju, menjaju više od ostatka mozga miša.
Drugi set slika prikazuje kolut moždanih veza duginih boja koje naglašavaju značajno pogoršanje neuronskih mreža u mišjem modelu Alchajmerove bolesti.
Nada je da će, pretvarajući MRI u mikroskop još veće snage, Džonson i drugi bolje razumeti mišje modele ljudskih bolesti, kao što su Hantingtonova bolest, Alchajmerova bolest i druge. A to bi trebalo da dovede do boljeg razumevanja kako slične stvari funkcionišu ili idu po zlu kod ljudi.
„Istraživanje podržano od strane Nacionalnog instituta za starenje otkrilo je da skromne intervencije u ishrani i lekovima mogu dovesti do toga da životinje žive 25 odsto duže“, rekao je Džonson. „Dakle, pitanje je da li je njihov mozak još uvek netaknut tokom ovog produženog životnog veka? Da li bi i dalje mogli da rešavaju ukrštene reči? Da li će moći da rade sudoku iako žive 25% duže? A mi sada imamo kapacitet da pogledajte to. I dok to radimo, možemo to direktno prevesti u ljudsko stanje.“
