Forskere udvikler den første implanterbare magnetresonansdetektor

Et team af neurovidenskabsmænd og elektriske ingeniører fra Tyskland og Schweiz udviklede et meget følsomt implantat, der gør det muligt at undersøge hjernens fysiologi med uovertruffen rumlig og tidsmæssig opløsning. De introducerer en ultrafin nål med en integreret chip, der er i stand til at detektere og transmittere nuklear magnetisk resonans (NMR) data fra nanolitervolumener af hjernens iltmetabolisme. Det banebrydende design tillader helt nye applikationer inden for biovidenskaben.

Gruppen af ​​forskere ledet af Klaus Scheffler fra Max Planck Institute for Biological Cybernetics og University of Tübingen samt af Jens Anders fra University of Stuttgart identificerede en teknisk bypass, der bygger bro over de elektrofysiske grænser for nutidige hjernescanningsmetoder. Deres udvikling af en kapillær monolitisk nuklear magnetisk resonans (NMR) nål kombinerer alsidigheden af ​​hjernebilleddannelse med nøjagtigheden af ​​en meget lokaliseret og hurtig teknik til at analysere hjernens specifikke neuronale aktivitet. "Det integrerede design af en kernemagnetisk resonansdetektor på en enkelt chip reducerer suverænt den typiske elektromagnetiske interferens af magnetiske resonanssignaler. Dette gør det muligt for neurovidenskabsmænd at indsamle præcise data fra små områder af hjernen og kombinere dem med information fra rumlige og tidsmæssige data fra hjernens fysiologi, " forklarer hovedefterforsker Klaus Scheffler. "Med denne metode, vi kan nu bedre forstå specifik aktivitet og funktioner i hjernen. "

Ifølge Scheffler og hans gruppe, deres opfindelse kan afsløre muligheden for at opdage nye effekter eller typiske fingeraftryk ved neuronal aktivering, op til specifikke neuronale begivenheder i hjernevæv. "Vores designopsætning vil tillade skalerbare løsninger, hvilket betyder muligheden for at udvide indsamlingen af ​​data fra mere end fra et enkelt område - men på den samme enhed. Skalerbarheden af ​​vores tilgang gør det muligt for os at udvide vores platform ved yderligere sansemetoder, såsom elektrofysiologiske og optogenetiske målinger, " tilføjer den anden hovedefterforsker Jens Anders.

Holdene i Scheffler og Anders er meget overbeviste om, at deres tekniske tilgang kan hjælpe med at nedbryde de komplekse fysiologiske processer i hjernens neurale netværk, og at det kan afdække yderligere fordele, der kan give endnu dybere indsigt i hjernens funktionalitet. Med deres primære mål at udvikle nye teknikker, der specifikt er i stand til at undersøge den strukturelle og biokemiske sammensætning af levende hjernevæv, deres nyeste innovation baner vejen for fremtidige meget specifikke og kvantitative kortlægningsteknikker for neuronal aktivitet og bioenergiske processer i hjernecellerne.