Un team di neuroscienziati e ingegneri elettrici provenienti da Germania e Svizzera ha sviluppato un impianto altamente sensibile che consente di sondare la fisiologia del cervello con una risoluzione spaziale e temporale senza precedenti. Introducono un ago ultrasottile con un chip integrato in grado di rilevare e trasmettere dati di risonanza magnetica nucleare (NMR) da volumi di nanolitri del metabolismo dell'ossigeno cerebrale. Il design innovativo consentirà applicazioni completamente nuove nelle scienze della vita.

Il gruppo di ricercatori guidato da Klaus Scheffler del Max Planck Institute for Biological Cybernetics e dell'Università di Tubinga, nonché da Jens Anders dell'Università di Stoccarda, ha identificato un bypass tecnico che supera i limiti elettrofisici dei moderni metodi di scansione cerebrale. Il loro sviluppo di un ago capillare monolitico per risonanza magnetica nucleare (NMR) combina la versatilità dell'imaging cerebrale con l'accuratezza di una tecnica molto localizzata e veloce per analizzare l'attività neuronale specifica del cervello. "Il design integrato di un rilevatore di risonanza magnetica nucleare su un singolo chip riduce in modo eccellente l'interferenza elettromagnetica tipica dei segnali di risonanza magnetica. Ciò consente ai neuroscienziati di raccogliere dati precisi da minuscole aree del cervello e di combinarli con informazioni provenienti da dati spaziali e temporali di la fisiologia del cervello, " spiega il ricercatore principale Klaus Scheffler. "Con questo metodo, ora possiamo comprendere meglio l'attività e le funzionalità specifiche nel cervello".

Secondo Scheffler e il suo gruppo, la loro invenzione potrebbe svelare la possibilità di scoprire nuovi effetti o tipiche impronte digitali dell'attivazione neuronale, fino a specifici eventi neuronali nel tessuto cerebrale. "La nostra configurazione progettuale consentirà soluzioni scalabili, il che significa la possibilità di espandere la raccolta di dati da più di una singola area, ma sullo stesso dispositivo. La scalabilità del nostro approccio ci consentirà di estendere la nostra piattaforma con ulteriori modalità di rilevamento come misurazioni elettrofisiologiche e optogenetiche, " aggiunge il secondo investigatore principale Jens Anders.

I team di Scheffler e Anders sono molto fiduciosi che il loro approccio tecnico possa aiutare a smantellare i complessi processi fisiologici all'interno delle reti neurali del cervello e che possa scoprire ulteriori vantaggi che possono fornire informazioni ancora più profonde sulla funzionalità del cervello. Con il loro obiettivo primario di sviluppare nuove tecniche in grado di sondare in modo specifico la composizione strutturale e biochimica del tessuto cerebrale vivente, la loro ultima innovazione apre la strada a future tecniche di mappatura altamente specifiche e quantitative dell'attività neuronale e dei processi bioenergetici nelle cellule cerebrali.