Cráneos impresos en 3D transparente proporciona una ventana al cerebro
3 de Abril de 2019 | Historia original de la Universidad de Minnesota
Investigadores de la Universidad de Minnesota desarrollaron un implante de cráneo transparente impreso en 3D único para ratones que proporciona la oportunidad de ver la actividad de toda la superficie cerebral en tiempo real. El dispositivo permite la investigación fundamental del cerebro que podría proporcionar una nueva visión para las condiciones cerebrales humanas como conmociones cerebrales, enfermedad de Alzheimer y Parkinson.
La investigación fue publicada en Nature Communications. Los investigadores también planean comercializar el dispositivo, al que denominaron See-Shell.
“Lo que estamos tratando de hacer es ver si podemos visualizar e interactuar con grandes partes de la superficie del cerebro del ratón, llamado la corteza, durante largos períodos de tiempo. Esto nos dará nueva información sobre cómo funciona el cerebro humano”, dijo Suhasa Kodandaramaiah, PhD, coautor del estudio y Profesor ayudante de Ingeniería Mecánica en la Facultad de Ciencias e Ingeniería de la Universidad de Minnesota. “Esta tecnología nos permite ver la mayor parte de la corteza cerebral en acción con un control y una precisión sin precedentes, mientras se estimulan ciertas partes del cerebro.”
En el pasado, la mayoría de los científicos han analizado pequeñas regiones del cerebro e intentaron comprenderlo en detalle. Sin embargo, los investigadores ahora están encontrando que lo que sucede en una parte del cerebro probablemente afecta a otras partes al mismo tiempo.
Uno de sus primeros estudios usando el dispositivo See-Shell examina cómo las conmociones leves en una parte del cerebro afectan a otras partes del cerebro, ya que reorganiza estructural- y funcionalmente. Kodandaramaiah afirmó que los cerebros de ratón son muy similares en muchos aspectos a los humanos y este dispositivo abre la puerta para investigaciones que estudian enfermedades cerebrales degenerativas que afectan a los seres humanos como la enfermedad de Alzheimer o el Parkinson.
» Ver vídeo sobre Exploración del cerebro del ratón
La tecnología permite a los investigadores ver los cambios globales por primera vez en una resolución temporal sin precedentes. En un vídeo producido con el dispositivo, los cambios en el brillo del cerebro del ratón corresponden al aumento y la disminución de la actividad neuronal. Los destellos sutiles son períodos en los que el cerebro entero se activa repentinamente. Los investigadores todavía están tratando de entender la razón de tal actividad coordinada global y lo que significa para el comportamiento.
“Estos son estudios que no podíamos hacer en humanos, pero son extremadamente importantes en nuestra comprensión de cómo funciona el cerebro para que podamos mejorar los tratamientos para las personas que experimentan lesiones cerebrales o enfermedades”, dijo Timothy J. Ebner, M.D., PhD., coautor del estudio y un profesor de la Universidad de Minnesota y jefe del Departamento de Neurociencia en la Escuela de Medicina.
Para hacer el See-Shell, los investigadores escanearon digitalmente la superficie del cráneo del ratón y luego utilizaron los escaneos digitales para crear un cráneo transparente artificial que tiene los mismos contornos que el cráneo original. Durante una cirugía precisa, la parte superior del cráneo del ratón se sustituye por el dispositivo de cráneo transparente impreso en 3D. El dispositivo permite a los investigadores registrar la actividad cerebral simultáneamente mientras se toma imágenes de todo el cerebro en tiempo real.
Otra ventaja de utilizar este dispositivo es que el cuerpo del ratón no rechazó el implante, lo que significa que los investigadores fueron capaces de estudiar el mismo cerebro del ratón durante varios meses. Estudios en ratones durante varios meses permiten a los investigadores estudiar el envejecimiento del cerebro de una manera que llevaría décadas para estudiar en los seres humanos.
“Este nuevo dispositivo nos permite ver la actividad cerebral a nivel celular realizando la ampliación sobre neuronas específicas, y simultáneamente obtener una visión de una gran parte de la superficie cerebral en distintos tiempos,” dijo Kodandaramaiah. “Desarrollar el dispositivo y demostrar que funciona es sólo el comienzo de lo que podremos hacer para avanzar en la investigación cerebral.”
Nota: Este artículo ha sido republicado a partir del material proporcionado por la Universidad de Minnesota y editado para adecuar su longitud y contenido.
Referencia: Ghanbari, L., et al. (2019). Cortex-wide neural interfacing via transparent polymer skulls. Nature Communications 10: 1500
https://doi.org/10.1038/s41467-019-09488-0.
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