211service.com
Nešiojamas skaitytuvas atveria naujas neurologijos ribas
Mažas nešiojamas skaitytuvas pirmą kartą buvo panaudotas cheminiam aktyvumui stebėti nevaržomų gyvūnų smegenyse. Pasak mokslininkų, atskleisdama neurologinę grandinę, kai tiriamieji atlieka įprastas užduotis, technologija gali labai išplėsti supratimą apie mokymąsi, priklausomybę, depresiją ir kitas sąlygas.
Nešiojamas PET: Žiurkės galva telpa į apskritą šio įrenginio angą, kurią supa miniatiūriniai detektoriai ir elektronika.
Prietaisas buvo sukurtas naudoti su žiurkėmis – pagrindiniu gyvūnų modeliu, kurį naudoja elgesio neurologai. Tačiau mokslininkai, sukūrę įrenginį iš Brookhaven nacionalinės laboratorijos, teigia, kad būtų paprasta sukurti panašų įrenginį žmonėms.
Pozitronų emisijos tomografija arba PET jau plačiai naudojama neurologijos tyrimuose ir klinikiniame gydyme. Tai leidžia tyrėjams sekti radioaktyviai pažymėtų neurotransmiterių (cheminių medžiagų, pernešančių signalus tarp neuronų) arba vaistų vietą smegenyse. Vaizdai, kaip neuromediatoriai ir vaistai juda smegenyse, gali atskleisti procesus, kuriais grindžiamas normalus elgesys, pavyzdžiui, mokymasis, taip pat patologijas, įskaitant priklausomybę. PET buvo naudojamas narkotikų surišimo vietoms narkomanų ir sveikų žmonių smegenyse nustatyti ir ištirti, kaip šios vietos keičiasi laikui bėgant ir gydant.
Įprastas PET skaitytuvas yra toks didelis, kad šie tyrimai turi būti atliekami tiriamajam gulint dideliame vamzdyje. Dideli fotodaugintuvai sustiprina signalus iš gama spindulių, kuriuos skleidžia žymėtos cheminės medžiagos smegenyse. Tada signalai pereina per stalo dydžio elektronikos lentyną, kuri juos apdoroja ir susieja juos su tam tikru smegenų regionu. Norint gauti gerus rodmenis atliekant tyrimus su gyvūnais, tiriamieji paprastai anestezuojami arba suvaržomi. Tai, kas matuojama, nėra įprastas budrumo elgesys.
Turime labai ribotus duomenis apie tai, ką smegenys veikia realiame pasaulyje, sako Paulius Glimcheris , Niujorko universiteto neurologijos, ekonomikos ir psichologijos profesorius. Glimcheris nebuvo susijęs su darbu.
Naujasis nešiojamas skaitytuvas sukurtas teikti tą pačią informaciją apie smegenų chemiją, kai gyvūnas elgiasi natūraliai. Jis yra pakankamai mažas ir lengvas, kad žiurkė galėtų jį neštis ant galvos. [Žiurkė] gali laisvai judėti, bendrauti su kitais gyvūnais ir tuo pačiu metu galime sudaryti 3D žemėlapį, pavyzdžiui, dopamino receptorių visose smegenyse. Deividas Šlyeris , vyresnysis Brukhaveno mokslininkas, vadovavęs darbui.
Schlyerio grupė daugelį metų dirbo kurdama miniatiūrinį PET skaitytuvą, kurį galėtų nešioti judantis objektas. Prietaisą sudaro metalinis žiedas, kabantis ant atraminės konstrukcijos, kuris padeda išlaikyti jo svorį ir leidžia žiurkei judėti. Žiurkės galva patenka į žiedą, kuriame yra ir detektorių, ir elektronikos.
Schlyerio teigimu, svarbiausia, kad prietaisas būtų miniatiūrizuotas, buvo integruoti visą kiekvieno žiedo detektoriaus elektroniką į vieną specializuotą lustą. Lavinos fotodiodas taip pat pakeičia didelius įprasto PET fotodaugintuvus, sustiprindamas paženklintų cheminių medžiagų skleidžiamus signalus smegenyse. Žiurkės aklimatizuojasi maždaug valandą, tada pradeda normaliai elgtis, sako Schlyeris. Brookhaven prietaisas aprašytas šią savaitę žurnale Gamtos metodai .
Brookhaven grupė pirmą kartą naudojo skaitytuvą, kad nustatytų dopamino receptorius visose judančių žiurkių smegenyse. Kitos grupės, įskaitant Glimcherio, anksčiau naudojo invazinius zondus, kad ištirtų dopamino kiekį kubinio milimetro dydžio smegenų dalyse nevaržomuose gyvūnuose, tačiau negalėjo pažvelgti į visas smegenis.
Glimcheris aprašo vieną iš kelių eksperimentų, kuriuos būtų galima atlikti su nešiojamu įrenginiu. Tyrėjai žino, kad narkomanams, sėkmingai baigusiems reabilitaciją, gresia didelis atkryčio pavojus, jei jie lankysis vietose, kurios jiems asocijuojasi su narkotikais, tikriausiai todėl, kad jų smegenys buvo chemiškai pakeistos, kad reaguotų į šias asociacijas. Glimcheris įsivaizduoja tyrimus su žiurkėmis, kurie atvaizduoja smegenų chemiją, kai gyvūnams leidžiama nuspręsti, vartoti vaistą, ar ne, ir kai jie nuklysta į vietą, kurią išmoko susieti su vaistu.
Mes nelabai suprantame, kaip grandinės [skirtingose smegenų dalyse] sąveikauja dėl priklausomybės, sako Glimcheris. Kad net patektume į vietą, kur galėčiau pateikti jums klinikinę hipotezę, turime gauti daugiau pagrindinės informacijos. Tai yra proveržis, dėl kurio tai gali būti įmanoma.
PET nėra taip plačiai naudojamas tyrimuose, kuriuose dalyvauja žmonės, kaip kiti neurovaizdavimo metodai, nes būtinas nedidelis, bet reikšmingas radiacijos poveikis. Vis dėlto Brookhaven mokslininkai teigia, kad būtų įmanoma sukurti nešiojamą PET skaitytuvą, kuris tilptų į kažką panašaus į futbolo šalmą. Josephas Hustonas, Diuseldorfo universiteto Elgsenos neuromokslų centro pirmininkas, sako, kad Brookhaven grupė padarė neįtikėtiną paslaugą neuromokslų bendruomenei kurdama įrenginį. Žiurkė yra svarbiausias smegenų modelis – viskas, ką mes žinome apie mokymąsi, maitinimą, baimę, seksą, yra pagrįsta darbu žiurkėje.
Schlyeris sako, kad jo grupė kalbėjosi su keliomis įmonėmis dėl komercinės įrenginio versijos licencijavimo. Tačiau kol kas jie daugiausia planuoja tolesnius elgesio tyrimus savo laboratorijoje. Dopamino kartografavimas budintiems gyvūnams galėtų padėti suprasti įvairias normalias ir patologines sąlygas, tokias kaip judėjimo problemos, susijusios su Parkinsono liga. Tačiau dopaminas yra tik viena iš daugelio smegenų cheminių medžiagų, kurias grupė gali nustatyti. Schlyeris sako, kad jie taip pat tirs seksualinį žiurkių elgesį.
Grupė taip pat dirba su kitu instrumentu, kuris sujungia PET su magnetinio rezonanso tomografija, kad gautų daugiau informacijos apie audinių struktūrą ir funkciją. Kitą mėnesį jie pradės klinikinį šio prietaiso tyrimą krūties vėžiu sergančių pacientų organizme.