211service.com
Valkājams skeneris paver jaunas robežas neirozinātnēs
Neliels valkājams skeneris pirmo reizi tika izmantots, lai izsekotu ķīmiskai aktivitātei nevaldītu dzīvnieku smadzenēs. Pētnieki saka, ka, atklājot neiroloģiskās shēmas, kad subjekti veic parastus uzdevumus, tehnoloģija varētu ievērojami paplašināt izpratni par mācīšanos, atkarību, depresiju un citiem apstākļiem.
Valkājams PET: Šīs ierīces apaļajā atverē iederas žurkas galva, ko ieskauj miniatūrizēti detektori un elektronika.
Ierīce tika izstrādāta lietošanai ar žurkām - galveno dzīvnieku modeli, ko izmanto uzvedības neirozinātnieki. Bet pētnieki, kas izstrādāja ierīci Brukhavenas Nacionālajā laboratorijā, saka, ka būtu vienkārši izveidot līdzīgu ierīci cilvēkiem.
Pozitronu emisijas tomogrāfiju jeb PET jau plaši izmanto neirozinātnes pētījumos un klīniskajā ārstēšanā. Tas ļauj pētniekiem izsekot radioaktīvi marķētu neirotransmiteru (ķimikāliju, kas pārraida signālus starp neironiem) vai narkotiku atrašanās vietu smadzenēs. Attēli par to, kā neirotransmiteri un narkotikas pārvietojas pa smadzenēm, var atklāt procesus, kas ir pamatā normālai uzvedībai, piemēram, mācīšanās, kā arī patoloģijas, tostarp atkarība. PET ir izmantots, lai kartētu narkotiku saistošās vietas atkarīgo un veselu cilvēku smadzenēs un pētītu, kā šīs vietas mainās laika gaitā un ar terapiju.
Parastais PET skeneris ir tik liels, ka šie pētījumi ir jāveic, subjektam guļot lielā mēģenē. Lielas fotopavairotāja lampas pastiprina signālus no gamma stariem, ko smadzenēs izstaro marķētas ķīmiskās vielas. Pēc tam signāli iziet cauri galda izmēra elektronikas plauktam, kas tos apstrādā un kartē tos uz noteiktu smadzeņu reģionu. Lai iegūtu labus rādījumus pētījumos ar dzīvniekiem, subjekti parasti tiek anestēzēti vai ierobežoti. Tas, kas tiek mērīts, nav normāla nomoda uzvedība.
Mums ir ļoti ierobežoti dati par to, ko smadzenes dara reālajā pasaulē, saka Pols Glimhers , neirozinātņu, ekonomikas un psiholoģijas profesors Ņujorkas Universitātē. Glimhers nebija iesaistīts darbā.
Jaunais pārnēsājamais skeneris ir paredzēts, lai sniegtu tādu pašu informāciju par smadzeņu ķīmiju, kamēr dzīvnieks uzvedas dabiski. Tas ir pietiekami mazs un viegls, lai žurka to varētu nēsāt uz galvas. [Žurka] var brīvi pārvietoties, mijiedarboties ar citiem dzīvniekiem, un tajā pašā laikā mēs varam izveidot 3-D karti ar, piemēram, dopamīna receptoriem visā smadzenēs. Deivids Šlīrs , vecākais zinātnieks Brūkhavenā, kurš vadīja darbu.
Šlaira grupa gadiem ilgi strādāja, lai izstrādātu miniatūru PET skeneri, ko varētu nēsāt kustīgs objekts. Ierīce sastāv no metāla gredzena, kas karājas no atbalsta konstrukcijas, kas palīdz noturēt tās svaru un ļauj žurkām pārvietoties. Žurkas galva nonāk gredzenā, kurā ir gan detektori, gan elektronika.
Šlyers saka, ka ierīces miniaturizācijas atslēga bija visas elektronikas integrēšana katram gredzenā esošajam detektoram vienā specializētā mikroshēmā. Lavīnas fotodiode aizstāj arī lielās parastā PET fotopavairotāja lampas, pastiprinot signālus, ko smadzenēs izstaro marķētās ķīmiskās vielas. Žurkām ir nepieciešama aptuveni stunda, lai aklimatizētos, un tad tās sāk uzvesties normāli, saka Šlīrs. Brookhaven ierīce ir aprakstīta šonedēļ žurnālā Dabas metodes .
Brookhaven grupa izmantoja skeneri, lai pirmo reizi kartētu dopamīna receptorus visās kustīgo žurku smadzenēs. Citas grupas, tostarp Glimcher's, iepriekš ir izmantojušas invazīvas zondes, lai pētītu dopamīna līmeni kubikmilimetru lieluma smadzeņu daļās neierobežotiem dzīvniekiem, bet nav spējušas aplūkot visas smadzenes.
Glimcher apraksta vienu no vairākiem eksperimentiem, ko varētu veikt ar portatīvo ierīci. Pētnieki zina, ka narkomāni, kuri veiksmīgi pabeiguši rehabilitāciju, ir pakļauti lielam recidīva riskam, ja viņi apmeklē vietas, kas viņiem ir saistītas ar šo narkotiku, iespējams, tāpēc, ka viņu smadzenes ir ķīmiski pārveidotas, lai reaģētu uz šīm asociācijām. Glimhers iedomājas pētījumus ar žurkām, kas kartē smadzeņu ķīmiju, kad dzīvniekiem ir atļauts izlemt, vai lietot zāles, un kad tie nonāk vietā, kuru viņi ir iemācījušies saistīt ar šīm zālēm.
Mēs īsti nesaprotam, kā ķēdes [dažādās smadzeņu daļās] mijiedarbojas atkarībā no atkarības, saka Glimhers. Lai pat nokļūtu vietā, kur es varu jums izvirzīt klīnisku hipotēzi, mums ir jāiegūst vairāk pamatinformācijas. Šis ir izrāviens, kas to varētu padarīt iespējamu.
PET netiek tik plaši izmantots pētījumos, kuros iesaistīti cilvēki, kā citas neiroattēlveidošanas metodes, jo ir nepieciešama neliela, bet ievērojama starojuma iedarbība. Tomēr Brukhavenas pētnieki apgalvo, ka būtu iespējams izgatavot valkājamu PET skeneri, kas iederas kaut kas līdzīgs futbola ķiverei. Džozefs Hustons, Diseldorfas Universitātes Uzvedības neirozinātņu centra vadītājs, saka, ka Brukhevenas grupa ir veikusi neticamu pakalpojumu neirozinātņu kopienai, izstrādājot ierīci. Žurka ir vissvarīgākais smadzeņu modelis — viss pamata [mēs zināmais] par mācīšanos, barošanu, bailēm, seksu ir balstīts uz darbu ar žurku.
Schlyer saka, ka viņa grupa ir runājusi ar dažiem uzņēmumiem par ierīces komerciālās versijas licencēšanu. Bet pagaidām viņi galvenokārt plāno turpmākus uzvedības pētījumus savā laboratorijā. Dopamīna kartēšana nomodā esošajos dzīvniekos varētu sniegt ieskatu plašā normālo un patoloģisko stāvokļu diapazonā, piemēram, kustību problēmās, kas saistītas ar Parkinsona slimību. Taču dopamīns ir tikai viena no daudzajām smadzeņu ķīmiskajām vielām, ko grupa var kartēt. Schlyer saka, ka viņi pētīs arī žurku seksuālo uzvedību.
Grupa arī strādā pie cita instrumenta, kas apvieno PET ar magnētiskās rezonanses attēlveidošanu, lai sniegtu bagātīgāku informāciju par audu struktūru un funkciju. Nākamajā mēnesī viņi sāks šīs ierīces klīnisko izpēti krūts vēža slimniekiem.