Как при помощи ультразвука заглянуть микроскопом в живой мозг?

Группа исследователей из Университета Карнеги Меллон в Питтсбурге представила новый метод получения внутритканевых изображений без использования инвазивных процедур. Это позволит избавиться от эндоскопических камер для исследования, например, тканей мозга. Работа опубликована в Light: Science and Applications.


Биологическая ткань известна своим свойством препятствовать распространению света. Поэтому невозможно заглянуть в ее глубь – для этого диагностам и исследователям приходится прибегать к различным физическим методам для получения изображений того, что происходит в организме. Наиболее информативные изображения можно получить в основном с помощью эндоскопов, вводя камеру прямо внутрь организма.

Такие манипуляции, во-первых, не всегда безопасны. А во-вторых, не всемогущи – их введение вглубь ткани может необратимо ее повредить – поэтому эндоскопические исследования на мозге практически не проводятся.

 


В представленной работе ученые описывают метод получения оптических изображений внутритканевых участков с помощью ультразвука. Сочетание физических свойств ультразвуковых волн и оптической микроскопии скани позволяют сформировать «виртуальную линзу» в толще ткани, которая будет фиксировать окружение практически как камера и получать микроизображения без вскрытия покровов. В том числе – в мозге.

Получение изображения в мутной рассеивающей среде. В центре: до включения ультразвуковой линзы, справа — после


Исследователи сообщают, что возможности технологии позволяют использовать ее даже в качестве внешних портатитвных устройств: пациент может наклеить пластырь, а данные будут передаваться напрямую врачу. Этот метод имеет много потенциальных клинических (и не только) применений: от мониторинга состояния кожи и отслеживания мозговой активности, фотодинамической терапии и диагностики опухолевых заболеваний до применения в области машинного зрения и других промышленных целях.

Предлагаемая схема «умного пластыря»


Текст: Дарья Тюльганова

 

Ultrasonically sculpted virtual relay lens for in situ microimaging

Scopelliti and Chamanzar Light: Science & Applications (2019)8:65 Official journal of the CIOMP 2047-7538

https://doi.org/10.1038/s41377-019-0173-7

Ещё лучше: исследователи усовершенствовали 7-тесловый МР-томограф

В Университете Питтсбурга запустили Радиочастотный исследовательский центр, благодаря которому радиологи получат в руки ещё более безопасный и усовершенствованный 7-тесловый магнитно-резонансный томограф. Учёные уже оптимизировали головную…

Картинка дня: первая ПЭТ человека

Первые изображения работы мозга, полученные на позитронно-эмиссионном томографе в августе 1976 года Коллеги из Doctor.Ru напомнили, что произошло в этот день. Публикуем их рассказ: 16…

Как распознать болезнь Паркинсона в самом начале?

В этой статье мы посвятим вас в то, как же можно заподозрить заболевание на самых ранних стадиях. Возможно, различные немоторные проявления болезни Паркинсона (БП) помогут…

Нейронауки для всех. Методы: компьютерная томография

Мы уже опубликовали четыре материала, рассказывающие самые основы нейронаук. Но ни одна наука не может существовать без инструментов, которыми она получает знания. К медицинским и…

Нейронауки для всех. Методы: оптогенетика

Возможность стирать память или задавать новые воспоминания, управлять движениями и поведением кажется уделом фантастических фильмов, но на самом деле этот способ уже появился и называется…

Ультразвук стал новым «проводником» в области нейровизуализации

Швейцарские исследователи разработали систему ультразвуковой функциональной нейровизуализации, благодаря которой удалось получить изображение областей мозга, работающих во время оптокинетического рефлекса. Ученые смогли добиться высокой детализации снимков,…

РНК-зонд покажет работу нейронных сетей

В последнее десятилетие внимание нейробиологов привлекает не изучение единичных нервных клеток, а исследования особенностей функционирования нейронных сетей. Именно на данном уровне выполняются ключевые функции мозга…

Пасха в голове мыши

Credit: Olga Efimova, Kurchatov Institute, Moscow, Russia / Arivus vision Поддержим пасхальную тему сегодняшней картинкой дня. На ней — трёхмерная визуализация коры мозга мыши, который оптически очистили…