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Migliorare la risoluzione dell’acquisizione di immagini del cervello

Al giorno d’oggi, la caratterizzazione di processi biologici richiede indagini a livello di singola molecola e, pertanto, tecniche di diagnostica per immagini sensibili. Per realizzare tale condizione, un team europeo si è servito di nanoparticelle come sonde immaginografiche per i recettori nel cervello.
Migliorare la risoluzione dell’acquisizione di immagini del cervello
Nel sistema nervoso, i neuroni comunicano reciprocamente o con altri tipi di cellule attraverso strutture specializzate denominate sinapsi. Nelle sinapsi, i segnali elettrici vengono convertiti in segnali chimici, tramite l’azione di neurotrasmettitori e dei loro recettori. Da prove recenti emerge che i recettori di neurotrasmettitori si propagano all’interno e al di fuori delle sinapsi, determinando un cambiamento radicale del modo con cui comprendiamo la trasmissione sinaptica e l’adattamento.

L’obiettivo primario del progetto DEEPNMDAR (Deep brain tissue imaging of glutamate NMDAR), finanziato dall’UE, riguardava lo studio della diffusione superficiale del recettore del glutammato N-metil-D-aspartato (NMDAR). I ricercatori intendevano studiare il NMDAR in sezioni ippocampali intatte nel loro ambiente nativo. A tale scopo, hanno espresso NMDAR ingegnerizzato nell’ippocampo di ratto. Per superare il rumore di fondo associato all’acquisizione di immagini a singola molecola, si sono serviti di nanoparticelle come sonde immaginografiche.

Vari tipi diversi di nanoparticelle sono stati sintetizzati come punti quantici e nanotubi, che sono stati sottoposti a modifiche chimiche in modo da reagire con singole molecole nelle cellule del cervello. Riveste particolare importanza che gli scienziati abbiano dedicato una cura particolare a evitare la tossicità cellulare. Alla fine, hanno selezionato nanoparticelle con buone proprietà ottiche e hanno ottimizzato le condizioni necessarie per il tracciamento di singoli recettori nelle sezioni del cervello.

La fase successiva del progetto ha comportato i test in vivo di tali nanosonde in animali da esperimento. In particolare, gli scienziati sono riusciti a tracciare singoli nanotubi in carbonio in fettine acute del cervello, che hanno portato a un’estesa caratterizzazione dello spazio extracellulare del cervello.

Nel complesso, le attività compiute da DEEPNMDAR sono riuscite a dimostrare le potenzialità delle nanosonde, in relazione all’acquisizione di immagini del cervello a livelli di risoluzione senza precedenti. Le informazioni generate da questa sensibile tecnica favoriranno la descrizione di molti processi precedentemente ignoti.

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Keywords

Acquisizione di immagini, nanoparticelle, sistema nervoso, neurone, NMDAR, ippocampo, punto quantico, nanotubo, nanosonda