Neuropixels εγκέφαλος: Νέα πρωτόκολλα για την κατανόηση της λειτουργίας του ανθρώπινου εγκεφάλου

Neuropixels εγκέφαλος: Νέα πρωτόκολλα για την καταγραφή της νευρικής δραστηριότητας χρησιμοποιώντας Neuropixels σε κλινικές ρυθμίσεις

Για να εξετάσουν τον ανθρώπινο εγκέφαλο και να κατανοήσουν καλύτερα τις λειτουργίες του, οι νευροεπιστήμονες έχουν χρησιμοποιήσει μέχρι στιγμής ποικίλες μεθόδους για να καταγράφουν την ηλεκτρική δραστηριότητα των εγκεφαλικών κυττάρων. Παραδοσιακά, αυτές οι μέθοδοι ήταν σε θέση είτε να καταγράφουν τη δραστηριότητα μερικών μεμονωμένων νευρώνων κάθε φορά είτε να παρακολουθούν τις αλλαγές στην αθροιστική δραστηριότητα χιλιάδων νευρώνων με την πάροδο του χρόνου. Ωστόσο, εάν οι ερευνητές ήθελαν να πάρουν δείγμα από έναν μεγάλο πληθυσμό κυττάρων σε μια περιοχή ταυτόχρονα, έπρεπε να χρησιμοποιήσουν δύο ή περισσότερες διαφορετικές τεχνικές.

Λεπτομέρειες για την μελέτη

Το 2017, μια ομάδα με επικεφαλής τον Tim Harris στην ερευνητική πανεπιστημιούπολη HHMI Janelia εισήγαγε την ιδέα των Neuropixels, μια πρωτοποριακή τεχνολογία που μπορεί ταυτόχρονα να καταγράψει τη νευρική δραστηριότητα εκατοντάδων έως χιλιάδων μεμονωμένων νευρώνων και τις συνεχείς αλλαγές στις εστιακές περιοχές του εγκεφάλου. Αυτή η ισχυρή τεχνολογία, η οποία στη συνέχεια σχεδιάστηκε και κατασκευάστηκε από την IMEC, φέρνει τώρα τεράστια καινοτομία στον τομέα της νευροεπιστήμης.

Ερευνητές στο Γενικό Νοσοκομείο της Μασαχουσέτης, στην Ιατρική Σχολή του Χάρβαρντ και σε άλλα ιατρικά ινστιτούτα στις Ηνωμένες Πολιτείες πραγματοποίησαν πρόσφατα μια μελέτη με στόχο να εξετάσουν και να ξεπεράσουν δυνητικά ορισμένες από τις προκλήσεις που θα μπορούσαν να εμποδίσουν τη μεγάλης κλίμακας εφαρμογή των Neuropixels σε κλινικά περιβάλλοντα. Η εργασία τους, που δημοσιεύτηκε στο Nature Neuroscience, εισάγει νέα πρωτόκολλα και τεχνικές που μπορούν να χρησιμοποιηθούν από γιατρούς και νευροεπιστήμονες για να καταγράψουν περισσότερες από 200 καλά απομονωμένες φλοιώδεις μονάδες σε μια εστιακή περιοχή σε ανθρώπους που υποβάλλονται σε νευροχειρουργικές επεμβάσεις.

“Η τεχνολογία Neuropixels παρέχει μια ισχυρή δυναμική ταινία υψηλής ανάλυσης της συνεχιζόμενης ηλεκτρικής δυναμικής της νευρικής δραστηριότητας στην οποία δεν είχαμε πρόσβαση στο παρελθόν”, δήλωσε  η Angelique Paulk, μία από τις ερευνήτριες που πραγματοποίησαν τη μελέτη. “Ο στόχος της μελέτης μας ήταν να αναλύσουμε λεπτομερώς τα τεχνικά εμπόδια στην εισαγωγή αυτής της συσκευής στο ανθρώπινο χειρουργείο για την καταγραφή της νευρικής δραστηριότητας στον άθικτο ανθρώπινο εγκέφαλο χρησιμοποιώντας τον ανιχνευτή Neuropixels”. Εκτός από τον εντοπισμό ορισμένων από τις τεχνικές δυσκολίες που εμποδίζουν τη χρήση των Neuropixel σε ανθρώπινα χειρουργεία, η Paulk και οι συνεργάτες της ήθελαν να επινοήσουν ένα σχέδιο που θα μπορούσαν να ακολουθήσουν τόσο οι κλινικοί γιατροί όσο και οι ερευνητές νευροεπιστήμης για να ξεπεράσουν αυτές τις δυσκολίες.

Οι τεχνικές και τα πρωτόκολλα που περιγράφονται στην εργασία τους κοινοποιήθηκαν επίσης στο DRYAD, ένα διάσημο δημόσιο αποθετήριο για εκπαιδευτικούς και ερευνητές. Η ομάδα που πραγματοποίησε τη μελέτη περιελάμβανε τόσο ασκούμενους κλινικούς ιατρούς όσο και νευροεπιστήμονες. Σε συνεργασία, οι ερευνητές μπόρεσαν να επινοήσουν δύο πρωτόκολλα για την καταγραφή της δραστηριότητας στον ανθρώπινο εγκέφαλο χρησιμοποιώντας τον ανιχνευτή Neuropixels. Στη συνέχεια δοκίμασαν αυτά τα πρωτόκολλα σε συναινούντες ασθενείς που υποβάλλονταν σε νευροχειρουργικές επεμβάσεις.

Η "απενεργοποίηση" εγκεφαλικών κυττάρων προστατεύει από το στρες

Ερευνητές βλέπουν τι απεικονίζουν οι συμμετέχοντες σε έρευνα στο μυαλό τους

Προστατευτικά ανοσοκύτταρα ενεργά πολύ πριν την έναρξη του Αλτσχάιμερ

Πώς κωδικοποιεί ο εγκέφαλος την κοινωνική κατάταξη και τη νοοτροπία νικητή