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mercoledì 9 maggio 2018

Device Provides New Way to Visualize Brain Activity. Il dispositivo fornisce un nuovo modo di visualizzare l'attività cerebrale.

Device Provides New Way to Visualize Brain Activity. The procedure of the ENEA patent RM2012A000637 is very useful in this application.Il dispositivo fornisce un nuovo modo di visualizzare l'attività cerebrale. Il procedimento del brevetto ENEA RM2012A000637 è molto utile in questa applicazione.


Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

Researchers at the Rockefeller University have developed a tiny headset that can visualize neurons in the brain turning on and off while a mouse explores its environment, or interacts with other mice. The technique could help scientists to track the interactions between brain cells and learn more about what happens in the brains of people with disorders such as schizophrenia.
Tracking brain activity in the lab is a challenge, as many imaging techniques require an animal to stay still during imaging, meaning that it isn’t behaving naturally. In addition, it is difficult to identify which neurons play a role in navigation or social activity, as this requires an animal to be able to move freely and act naturally.
The Rockefeller research group has developed a new approach that allows them to see inside the brain, while an animal is moving freely. Their device includes a tiny microscope, which they call a Miniscope, that is mounted on the head of a mouse. The microscope is attached to a microlens array that allows the researchers to image the brain at different depths and angles. The headset weighs only four grams, but the research team has plans for further miniaturization in the future.
The mice in question are genetically modified so that their neurons light up when they are activated. However, as the brain is opaque, the research team employed an algorithm that allowed them to analyze the raw data and pinpoint where in the brain each neuronal ‘flash’ came from.
“The algorithm utilizes the statistical properties of neurons’ distribution in space and in activity, while extracting additional information from the scattered emission light,” said Alipasha Vaziri, a researcher involved in the study. “This enables their activity to be simultaneously and faithfully recorded within a volume despite of the highly scattering tissue properties.”
The resulting images show neurons flashing on and off in sequence. The device can immediately capture 3D images, and does not require a later 3D reconstruction step, such as that needed with some other imaging techniques.
This approach has many applications. To date, the researchers have investigated the neurons involved in navigating an environment. “Until now, no one has been able to detect how these different neurons, which can be located at different depths within a volume of brain tissue, dynamically interact with each other in a freely moving rodent,” said Vaziri.
The group hopes that their technique could eventually help them understand the neuronal basis for behavior, and allow them to track brain activity in certain disorders.
ITALIANO
I ricercatori della Rockefeller University hanno sviluppato una minuscola cuffia in grado di visualizzare i neuroni nel cervello che si accendono e si spengono mentre un topo esplora il suo ambiente o interagisce con altri topi. La tecnica potrebbe aiutare gli scienziati a monitorare le interazioni tra le cellule cerebrali e saperne di più su ciò che accade nel cervello di persone con disturbi come la schizofrenia.
Monitorare l'attività cerebrale in laboratorio è una sfida, poiché molte tecniche di analisi dell'immagine  richiedono che un animale rimanga fermo durante l'acquisizione dell'immagine, il che significa che non si comporta in modo naturale. Inoltre, è difficile identificare quali neuroni svolgono un ruolo nel movimento o nell'attività sociale, poiché ciò richiede che un animale sia in grado di muoversi liberamente e agire in modo naturale.
Il gruppo di ricerca Rockefeller ha sviluppato un nuovo approccio che consente loro di vedere all'interno del cervello, mentre un animale si muove liberamente. Il loro dispositivo include un piccolo microscopio, che chiamano un Miniscope, che è montato sulla testa di un topo. Il microscopio è collegato a un array di microlenti che consente ai ricercatori di esplorare  il cervello a diverse profondità e angoli. L'auricolare pesa solo quattro grammi, ma il gruppo di ricerca ha in programma ulteriori miniaturizzazioni in futuro.
I topi in questione sono geneticamente modificati in modo che i loro neuroni si accendano quando vengono attivati. Tuttavia, poiché il cervello è opaco, il gruppo di ricerca ha utilizzato un algoritmo che permetteva loro di analizzare i dati grezzi e di individuare da dove  proveniva nel cervello ciascun "flash" neuronale.
"L'algoritmo utilizza le proprietà statistiche della distribuzione dei neuroni nello spazio e nell'attività, mentre estrae informazioni aggiuntive dalla luce di emissione diffusa", ha detto Alipasha Vaziri, un ricercatore coinvolto nello studio. "Ciò consente alla loro attività di essere registrata simultaneamente e fedelmente all'interno di un volume, nonostante le proprietà altamente dispersive del tessuto."
Le immagini risultanti mostrano i neuroni che si accendono e si spengono in sequenza. Il dispositivo può acquisire immediatamente immagini 3D e non richiede un successivo passo di ricostruzione 3D, come quello necessario con alcune altre tecniche di imaging.
Questo approccio ha molte applicazioni. Ad oggi, i ricercatori hanno studiato i neuroni coinvolti nella esplorazione di un ambiente. "Fino ad ora, nessuno è stato in grado di rilevare come questi diversi neuroni, che possono essere localizzati a diverse profondità all'interno di un volume di tessuto cerebrale, interagiscano dinamicamente tra loro in un roditore che si muove liberamente", ha detto Vaziri.
Il gruppo spera che la loro tecnica possa alla fine aiutarli a comprendere le basi neuronali del comportamento e consentire loro di monitorare l'attività cerebrale in alcuni disturbi.
Da:
https://www.medgadget.com/2018/05/device-provides-new-way-to-visualize-brain-activity.html