Исследователи оснастили МРТ-томограф 9,4 Тл сверхмощными катушками для лучшего понимания неврологических заболеваний
Исследователи по изучению in vivo-микроскопии из медицинского центра университета Дьюка разработали новый метод магнитно-резонансной томографии, который увеличивает разрешение в 64 миллиона раз по сравнению с традиционными МРТ-сканерами. Этот способ приближает ученых к более глубокому пониманию болезни Альцгеймера и других заболеваний благодаря возможности лучшего контроля за изменениями в клетках мозга.
В ходе исследования научные сотрудники из университета Дьюка сотрудничали с учеными из Научного центра здоровья Университета Теннесси, Университета Пенсильвании, Университета Питтсбурга и Университета Индианы, которые обобщили свои результаты в работе «Комбинированная магнитно-резонансная и микроскопия плоскостного освещения целого мозга мыши».
Ученые провели исследование на мозге мыши, используя магнитно-резонансный томограф Varian Agilent мощностью 9,4 Тл с вертикальным туннелем, градиентные катушки которого в 100 раз сильнее традиционных, и высокопроизводительный компьютер, эквивалентный по мощности почти 800 ноутбукам.
Рекордное качество разрешения позволило им визуализировать диаграмму соединений во всем мозге мыши, что в конечном итоге может позволить им изучать действие на мозг различных лекарственных препаратов, их влияние на когнитивные способности, а также биологическое здоровье клеток мозга в ходе процессов старения и нейродегенеративных заболеваний.
«Если мы сможем дать людям хотя бы один или два дополнительных года когнитивной осознанности и здоровья, используя для этого всего лишь умеренные вмешательства, это сильно повлияет на жизнь всего человечества и на стоимость ухода за стареющими пациентами», — сказал ведущий автор исследования Г. Аллан Джонсон, профессор радиологии, физики и биомедицинской инженерии Университета Дьюка.
После сканирования ткани мозга мыши снова прошли исследование с помощью микроскопии плоскостного освещения. Оба подхода позволили исследователям выявить определенные группы клеток в мозге, например, те, которые вырабатывают дофамин и которые можно отслеживать с помощью новых МРТ-томографов на предмет признаков болезни Паркинсона.
Затем они наложили изображения микроскопии плоскостного освещения на оригинальные МРТ-снимки, создав более анатомически точные изображения, которые дают яркое представление о клетках и связях во всем мозге.
На серии снимков из исследования наглядно видно, как менялись связи во всем мозге по мере старения мышей, а также то, что определенные области мозга, например, субикулум, связанный с памятью, изменялись сильнее, чем остальной мозг. Другая серия снимков показала соединения мозга в определенном цвете, который свидетельствует о значительном ухудшении состояния нейронных сетей у подопытной мыши, приводящем к болезни Альцгеймера.
Технические ограничения пока не позволяют добиться такого же высокого разрешения в клинических испытаниях на людях, однако Джонсон и его коллеги готовят к публикации работу о нормальном старении, основанную на результатах этого исследования. В дальнейших планах исследователей публикация работы о болезни Альцгеймера.
Эти результаты так же могу послужить базой для последующих научных исследовательских программ на популяции мышей, посвященных влиянию изменений в диете и лекарственных вмешательств на процессы мозга.
Кроме того, совместно с разным партнерами научная группа рассматривает возможность подобных исследований на примере болезни Хантингтона, аутизма, нейротоксикологии.
Результаты исследования были опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
