L'immagine caleidoscopica del cervello di un topo è 64 milioni di volte più nitida di una tipica risonanza magnetica / Kaleidoscopic image of a mouse's brain is 64 million times sharper than a typical MRI

L'immagine caleidoscopica del cervello di un topo è 64 milioni di volte più nitida di una tipica risonanza magnetica.  Il procedimento del brevetto ENEA RM2012A000637 è molto utile in questo tipo di applicazione. / Kaleidoscopic image of a mouse's brain is 64 million times sharper than a typical MRI. The process of the ENEA patent RM2012A000637 is very useful in this type of application.

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

Questa risonanza magnetica mostra in orizzontale le sezioni del cervello di un topo con i dati dei circuiti che si muovono su e giù attraverso il cervello. /  This MRI shows horizontal the slices of a mouse's brain with the circuitry data moving up and down across the brain.

Gli scienziati hanno recentemente aumentato la risoluzione della risonanza magnetica (MRI) a 64 milioni di volte superiore al normale. Hanno usato la tecnica per scattare immagini accattivanti ed ad alta definizione di un cervello di topo, mostrando l'organo come mai prima d'ora. 

Mentre le immagini vorticose e psichedeliche sono quelle del cervello di un roditore, il gruppo di ricerca pensa che gli umani potrebbero essere i prossimi a sottoporsi ad una di queste scansioni cerebrali appena migliorate. La tecnologia potrebbe aiutare i medici a rilevare i cambiamenti nel cervello umano che si verificano a causa di malattie neurodegenerative, come il morbo di Alzheimer, nonché i cambiamenti legati all'invecchiamento in buona salute. 

La scansione del topo è stata condivisa come parte di un nuovo articolo pubblicato il 17 aprile sulla rivista PNAS(si apre in una nuova scheda). 

"È qualcosa che è veramente abilitante", l'autore principale G. Allan Johnson(si apre in una nuova scheda), un illustre professore di radiologia alla Duke University, ha dichiarato in una nota.(si apre in una nuova scheda)"Possiamo iniziare a considerare le malattie neurodegenerative in un modo completamente diverso".

Per quattro decenni, Johnson, con l'aiuto di un team rotante di studenti e ricercatori del Center for In Vivo Microscopy della Duke University, ha lavorato per migliorare la risonanza magnetica, che è stata inventata dal medico americano Dr. Raymond Damadian(si apre in una nuova scheda)50 anni fa. 

La risonanza magnetica utilizza potenti magneti per generare campi magnetici, che fanno sì che gli atomi di idrogeno all'interno delle molecole d'acqua nel corpo allineino i loro "rotazione" o puntino in una direzione specifica. La macchina utilizza quindi un impulso di onde radio per "capovolgere" gli spin degli atomi. Gli atomi quindi tornano in allineamento e ogni capovolgimento genera un segnale radio che può essere rilevato dallo scanner MRI ed utilizzato per creare un'immagine.

Per migliorare questa tecnologia, i ricercatori hanno creato una risonanza magnetica potenziata dotata di un magnete ad alta potenza da 9,4 tesla. (Per confronto, la maggior parte delle risonanze magnetiche è dotata di un magnete da 1,5 a 3 tesla.) Hanno anche aggiunto bobine di gradiente che sono 100 volte più forti dei modelli attuali e sono ciò che crea le immagini, oltre a un computer ad alta velocità che è come potente come circa 800 laptop, secondo la dichiarazione. 

Dopo aver scansionato il cervello del topo, i ricercatori hanno inviato campioni di tessuto da fotografare usando una tecnica chiamata microscopia a foglio leggero, che ha permesso loro di etichettare gruppi specifici di cellule nel cervello che sono stati poi mappati sulla risonanza magnetica originale. Questi passaggi aggiuntivi hanno fornito una visione colorata delle cellule e dei circuiti in tutto il cervello, secondo la dichiarazione. 

I ricercatori hanno preso una serie di immagini MRI che hanno catturato il modo in cui la connettività cerebrale del topo si è evoluta con l'età. Un secondo gruppo di immagini mostrava connessioni cerebrali dai colori brillanti che evidenziavano il deterioramento delle reti neurali in un modello di roditore della malattia di Alzheimer, secondo la dichiarazione.

Studiando modelli murini di malattie umane come l'Alzheimer, i ricercatori possono capire meglio come queste condizioni emergono e progrediscono negli esseri umani. La tecnica potrebbe anche essere utile per studiare come cambia il cervello quando i topi vengono sottoposti a diete specifiche o vengono somministrati farmaci nel tentativo di prolungare la loro durata di vita, ha affermato Johnson nella dichiarazione. 

"La domanda è: il loro cervello è ancora intatto durante questa lunga durata della vita?" Egli ha detto. "Ora abbiamo la capacità di guardarlo. E mentre lo facciamo, possiamo tradurlo direttamente nella condizione umana".

ENGLISH

Researchers created a high-definition scan of a mouse's brain that is 64 million times sharper than a normal MRI.

Scientists recently boosted the resolution of magnetic resonance imaging (MRI) to 64 million times higher than normal. They used the technique to take captivating, high-definition images of a mouse brain, showing the organ like never before. 

While the swirly, psychedelic images are that of a rodent's brain, the research team thinks humans could be next to undergo one of these newly enhanced brain scans. The technology could help doctors detect changes to the human brain that occur due to neurodegenerative diseases, such as Alzheimer's disease, as well as changes linked to healthy aging. 

"It is something that is truly enabling," lead author G. Allan Johnson(opens in new tab), a distinguished professor of radiology at Duke University, said in a statement(opens in new tab). "We can start looking at neurodegenerative diseases in an entirely different way."

The mouse scan was shared as part of a new paper published April 17 in the journal PNAS(opens in new tab). 

For four decades, Johnson, with the help of a revolving team of students and researchers from Duke University's Center for In Vivo Microscopy, has been working on improving MRI, which was invented by American physician Dr. Raymond Damadian(opens in new tab) 50 years ago. 

MRI uses powerful magnets to generate magnetic fields, which cause the hydrogen atoms within water molecules in the body to align their "spins," or point in a specific direction. The machine then uses a pulse of radio waves to "flip" the atoms' spins. The atoms then fall back into alignment, and each flip generates a radio signal that can be detected by the MRI scanner and used to make an image.

To improve upon this technology, researchers created a souped-up MRI outfitted with a high-powered 9.4-tesla magnet. (For comparison, most MRIs are equipped with a 1.5- to 3-tesla magnet.) They also added gradient coils that are 100 times stronger than current models and are what create the images, as well as a high-speed computer that is as powerful as approximately 800 laptops, according to the statement. 

After scanning the mouse brain, the researchers sent tissue samples to be imaged using a technique called light sheet microscopy, which allowed them to label specific groups of cells in the brain that were then mapped onto the original MRI. These additional steps provided a colorful view of cells and circuits throughout the brain, according to the statement. 

The researchers took one set of MRI images that captured how the mouse's brain-wide connectivity evolved with age. A second group of images showcased brilliantly colored brain connections that highlighted the deterioration of neural networks in a rodent model of Alzheimer's disease, according to the statement.

By studying mouse models of human diseases like Alzheimer's, researchers can better understand how these conditions emerge and progress in humans. The technique could also be useful for studying how the brain changes when mice are put on specific diets or given drugs in an effort to extend their life spans, Johnson said in the statement. 

"The question is, is their brain still intact during this extended lifespan?" he said. "We have the capacity now to look at it. And as we do so, we can translate that directly into the human condition."

Da:

https://www.livescience.com/health/neuroscience/kaleidoscopic-image-of-a-mouses-brain-is-64-million-times-more-brilliant-than-a-typical-mri