Scienziati provenienti dalla Washington University School of Medicine di St. Louis hanno progredito nel campo del neuroimaging attraverso lo sviluppo di una nuova generazione di tecnologia di scansione del cervello ottico che sostituisce i metodi ottici precedenti. Il sistema di imaging, che coinvolge illuminando la testa con numerosi diodi emettitori di luce (LED), è stato in grado di proiettare cervello l'immagine in modo dettagliato in numerose aree del cervello durante entrambe le attività linguistiche e di sognare ad occhi aperti. Lo studio è stato pubblicato su Nature Photonics.
L'attività cerebrale Mapping tramite tecniche di neuroimaging ha migliorato notevolmente la nostra comprensione della funzione del cervello. Esistono due principali tecniche utilizzate per l'immagine del cervello; tomografia ad emissione di positroni ( PET) e la risonanza magnetica funzionale ( fMRI ). Mentre queste tecniche danno programmi altamente dettagliati cerebrali, sono limitati nel loro uso in alcune circostanze. Questo perché PET utilizza radiazioni ionizzanti e pertanto non può essere utilizzato come una procedura sperimentale nei bambini. fMRI può interferire con i dispositivi elettronici impiantati come pacemaker o stimolatori cerebrali profondi utilizzati nei pazienti di Parkinson.
Gli scienziati hanno lavorato su questa nuova tecnica , chiamata tomografia ottica diffusa ( DOT ), per oltre un decennio, ma i sistemi precedenti sono stati limitati a l'imaging di regioni cerebrali individuali al contrario di più sistemi funzionali allo stesso tempo. Aumentando l'area della testa coperta dallo strumento, questo nuovo sistema può dare immagine dei processi che si verificano in più reti differenti contemporaneamente.
Al fine di creare immagini del cervello, i partecipanti ricevono un berretto costellato di luci LED che illuminano la testa. Cambiamenti dinamici nel tessuto cerebrale che si verificano quando alcune regioni diventano attivate possono essere rilevati. "Quando l'attività neuronale di una regione del cervello aumenta, il sangue altamente ossigenato fluisce verso le parti del cervello che fa più lavorano e siamo in grado di rilevare che, "ha detto il maggiore autore e professore associato di radiologia Joseph Culver in una notizia release. "E' grosso modo simile a individuare l' afflusso di sangue alle guance di qualcuno quando arrossisce."
Mentre DOT non è in grado di immaginare strutture cerebrali profonde, le mappe generate da una profondità di tessuto di solo circa un centimetro sono in grado di fornire utili informazioni sulle numerose regioni coinvolte nelle funzioni cerebrali superiori come la memoria.
Un vantaggio che DOT ha su PET e fMRI è che il dispositivo è portatile e può quindi essere usato in una ampia varietà di impostazioni. Il dispositivo è attualmente circa la dimensione di una cabina telefonica, anche se lo stanno attualmente cercando di rendere più facile da trasportare. Secondo il primo autore dello studio Adam Eggebrecht, le immagini generate dalla tecnologia DOT si stanno muovendo verso fMRI di qualità; pertanto questo potrebbe essere utilizzato come un surrogato in situazioni in cui non può essere utilizzato l'fMRI.
Al fine di indagare le prestazioni del DOT, i ricercatori in questo studio hanno preso le immagini del cervello degli stessi individui che utilizzano sia DOT che fMRI per il confronto. Quando sono allineate le immagini e appena cercata una particolare regione nota come area di Broca, che è coinvolta nel linguaggio e della parola, la sovrapposizione della regione identificata era intorno al 75%.
Il team ha poi utilizzato entrambe queste tecniche per aree del cervello che sono attive durante il riposo o quando sogniamo ad occhi aperti, chiamate reti di default. Essi hanno scoperto che entrambe le serie di immagini erano molto simili.
"Con la migliore qualità delle immagini del nuovo sistema DOT, stiamo raggiungendo la precisione dell'fMRI", ha detto Culver. "Abbiamo raggiunto un livello di dettaglio che, in futuro, potrebbe fare neuroimaging ottica molto più utile per la ricerca e la clinica."
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