I ricercatori del Leibniz Institute of Photonic Technology (Leibniz-IPHT) di Jena e dell'Università di Edimburgo sono riusciti a utilizzare un endoscopio a fibre sottilissime per ottenere informazioni su strutture cerebrali precedentemente inaccessibili. Questo studio è stato pubblicato in Luce:scienza e applicazioni . Questo potrebbe essere un passo importante verso una migliore comprensione delle funzioni di compartimenti cerebrali profondamente nascosti, come la formazione dei ricordi, così come le relative disfunzioni, compreso il morbo di Alzheimer.

Utilizzando una fibra ottica sottilissima, i ricercatori hanno esaminato le aree cerebrali profonde di un topo vivente come attraverso il buco della serratura. I metodi recentemente introdotti per il controllo olografico della propagazione della luce in mezzi complessi ora consentono l'uso di una fibra multimodale come strumento di imaging. Sulla base di questo nuovo approccio, gli scienziati hanno progettato un sistema compatto per l'imaging a fluorescenza sulla punta di una fibra, offrendo un ingombro molto ridotto e una risoluzione migliorata rispetto agli endoscopi convenzionali basati su fasci di fibre o lenti a indice graduale.

"Siamo molto entusiasti di vedere la nostra tecnologia fare i suoi primi passi verso applicazioni pratiche nelle neuroscienze, " afferma il dott. Sergey Turtaev di Leibniz-IPHT, autore principale del paper.

"Per la prima volta, abbiamo dimostrato che è possibile esaminare le regioni cerebrali profonde di un modello animale vivente in modo minimamente invasivo e allo stesso tempo ottenere immagini ad alta risoluzione, " afferma lo scienziato dell'IPHT Dr. Ivo T. Leite. Sergey e Ivo lavorano nel gruppo di ricerca che ha sviluppato il metodo olografico per l'imaging attraverso una singola fibra. Utilizzando questo approccio, il team di ricerca ha ottenuto immagini di cellule cerebrali e processi neuronali nella corteccia visiva e nell'ippocampo di topi viventi con una risoluzione che si avvicina a un micrometro. Osservazioni dettagliate all'interno di queste aree sono fondamentali per la ricerca sulla percezione sensoriale, formazione della memoria e gravi malattie neuronali come l'Alzheimer. Gli attuali metodi di indagine sono fortemente invasivi, tale che non è possibile osservare le reti neuronali in queste regioni interne al lavoro senza una massiccia distruzione del tessuto circostante:gli endoscopi comprendenti centinaia di fibre ottiche sono troppo grandi per penetrare in regioni cerebrali così sensibili, mentre le strutture neuronali sono troppo piccole per essere visualizzate con metodi di imaging non invasivi come la risonanza magnetica (MRI).

"Questo approccio minimamente invasivo consentirà ai neuroscienziati di studiare le funzioni dei neuroni nelle strutture profonde del cervello di animali coscienti senza perturbare i circuiti neuronali in azione. Sarà possibile rivelare l'attività di questi circuiti neuronali mentre l'animale sta esplorando un ambiente o imparare un nuovo compito, " spiega il partner del progetto, la dott.ssa Nathalie Rochefort dell'Università di Edimburgo.