Un nuovo nanosensore ottico che consente misurazioni più accurate e mappatura spazio-temporale del cervello mostra anche la via da seguire per la progettazione di futuri sensori multimodali e una gamma più ampia di applicazioni, affermano i ricercatori in un articolo pubblicato nell'attuale numero di Neurofotonica . La rivista è pubblicata da SPIE, la società internazionale di ottica e fotonica.

L'attività neuronale determina il rilascio di potassio ionizzato nello spazio extracellulare. In condizioni fisiologiche e patologiche attive, livelli elevati di potassio devono essere regolati rapidamente per consentire l'attività successiva. Ciò comporta la diffusione del potassio attraverso lo spazio extracellulare e la ricaptazione da parte di neuroni e astrociti.

La misurazione dei livelli di potassio rilasciato durante l'attività neurale ha coinvolto microelettrodi sensibili al potassio, e fino ad oggi ha fornito solo misurazioni a punto singolo e risoluzione spaziale indefinita nello spazio extracellulare.

Con un design del nanosensore sensibile al potassio ionizzato basato su imaging a fluorescenza, un gruppo di ricerca dell'Università di Losanna è stato in grado di superare sfide come la sensibilità ai piccoli movimenti o la deriva e la diffusione dei coloranti all'interno della regione studiata, migliorare la precisione e consentire l'accesso ad aree del cervello precedentemente inaccessibili.

L'opera di Joel Wellbourne-Wood, Teresa Rimmele, e Jean-Yves Chatton è riportato in "Imaging della dinamica del potassio extracellulare nel tessuto cerebrale utilizzando un nanosensore sensibile al potassio". L'articolo è liberamente scaricabile.

"Si tratta di una svolta tecnologica che promette di gettare nuova luce, sia letteralmente che figurativamente, sulla comprensione dell'omeostasi cerebrale, " disse Neurofotonica editore associato George Augustine, della Duke University. "Non solo è molto meno invasivo rispetto ai metodi precedenti, ma aggiunge una dimensione spaziale cruciale agli studi sul ruolo degli ioni potassio nella funzione cerebrale".

È probabile che questo nanosensore sensibile al potassio aiuti le future indagini sui meccanismi chimici e le loro interazioni all'interno del cervello, notano gli autori. L'imaging spazio-temporale creato dai dati raccolti consentirà anche di indagare sulla possibile esistenza di microdomini di potassio attorno ai neuroni attivati ​​e sull'estensione spaziale di questi domini. Lo studio conferma la praticità del nanosensore per l'imaging nello spazio extracellulare, e mette in evidenza anche la gamma di possibili estensioni e applicazioni della strategia dei nanosensori.