Исследователи из Университета Миннесоты разработали уникальный 3D-отпечатанный прозрачный имплантат черепа для мышей в качестве способа просмотра активности в реальном времени на поверхности мозга. Устройство, получившее название See-Shell, могло бы помочь дать новое представление о состояниях человеческого мозга, таких как сотрясение мозга, болезнь Альцгеймера и болезнь Паркинсона.

«То, что мы пытаемся сделать, это посмотреть, сможем ли мы визуализировать и взаимодействовать с большими частями поверхности мозга мыши, называемыми корой, в течение длительных периодов времени. Это даст нам новую информацию о том, как работает человеческий мозг», — сказал он. Suhasa Kodandaramaiah, доктор философии, соавтор исследования и Университет штата Миннесота Бенджамин Мэйхью, доцент кафедры машиностроения в Колледже науки и техники. «Эта технология позволяет нам видеть большую часть коры в действии с беспрецедентным контролем и точностью, стимулируя определенные части мозга».

Традиционно большинство ученых сфокусировались на небольших областях мозга и постарались понять это в деталях. Тем не менее, исследователи в настоящее время обнаруживают, что то, что происходит в одной части мозга, вероятно, влияет на другие части мозга одновременно.

Чтобы сделать See-Shell, исследователи отсканировали в цифровом виде поверхность черепа мыши, а затем использовали цифровое сканирование для создания искусственного прозрачного черепа, который имеет те же контуры, что и исходный череп. Во время точной операции верхняя часть черепа мыши заменяется прозрачным устройством черепа с 3D-печатью. Устройство позволяет исследователям одновременно регистрировать активность мозга, в то же время отображая весь мозг в режиме реального времени.

Эта технология позволяет исследователям впервые увидеть глобальные изменения с беспрецедентным временным разрешением.

«Это новое устройство позволяет нам наблюдать за активностью мозга при минимальном увеличении масштаба определенных нейронов, в то же время получая общую картину большой части поверхности мозга с течением времени», — сказал Кодандарамайя. «Разработка устройства и демонстрация его работы — это только начало того, что мы сможем сделать для развития исследований мозга».

Видео, выпущенное университетом, показывает ускоренное сканирование мозга мыши, видимое через See-Shell. «Изменения в яркости мозга мыши соответствуют нарастанию и ослаблению нейронной активности. Тонкие вспышки — это периоды, когда весь мозг внезапно становится активным», — отмечают исследователи.

Еще одним преимуществом использования этого устройства является то, что тело мыши не отвергает имплантат, а это означает, что исследователи смогли изучить один и тот же мозг мыши в течение нескольких месяцев. Такого рода исследования старения мозга занимают у людей десятилетия.

«Это исследования, которые мы не могли провести на людях, но они чрезвычайно важны в нашем понимании того, как работает мозг, поэтому мы можем улучшить лечение для людей, которые испытывают травмы или заболевания головного мозга», — сказал Тимоти Дж. Эбнер, доктор медицинских наук, Ph. Д., соавтор исследования и профессор Университета Миннесоты и заведующий кафедрой нейробиологии в медицинской школе.

Исследование опубликовано в Nature Communications.