Miscellaneous

Sensor MRI Baru Dapat Membidik Jauh Ke Dalam Otak Kita

Sensor MRI Baru Dapat Membidik Jauh Ke Dalam Otak Kita

Peneliti MIT telah menemukan cara untuk melihat lebih dalam ke otak daripada sebelumnya. Kalsium adalah molekul pensinyalan penting untuk sebagian besar sel. Ini memainkan peran yang lebih besar dalam neuron.

LIHAT JUGA: STUDI BARU MENGGUNAKAN MRI SCANS UNTUK PREDIKSI ALZHEIMER DAN DEMENTIA

Para ilmuwan telah lama mampu menggambarkan kalsium dalam gelombang otak untuk mengembangkan gambaran bagaimana mereka berkomunikasi satu sama lain. Namun, teknologi saat ini hanya memungkinkan penetrasi gambar beberapa milimeter.

MRI membantu mendapatkan citra yang lebih dalam

Tim peneliti MIT telah mengembangkan metode berdasarkan pencitraan resonansi magnetik (MRI) dan memberikan pandangan yang lebih dalam.

“Makalah ini menjelaskan deteksi pertama berbasis MRI dari pensinyalan kalsium intraseluler, yang secara langsung dianalogikan dengan pendekatan optik yang kuat yang digunakan secara luas dalam ilmu saraf tetapi sekarang memungkinkan pengukuran tersebut dilakukan secara in vivo di jaringan dalam,” kata Alan Jasanoff, seorang profesor MIT dari teknik biologi, ilmu otak dan kognitif, serta ilmu dan teknik nuklir, dan anggota asosiasi dari MIT McGovern Institute for Brain Research.

Saat istirahat, neuron otak memiliki kadar kalsium yang sangat rendah. Tetapi ketika neuron menjalankan impuls listrik, kalsium membanjiri neuron.

Metode baru menembus lebih jauh

Para ilmuwan telah menggunakan fenomena ini untuk mendapatkan wawasan tentang bagaimana otak bekerja dengan melabeli kalsium dengan molekul fluoresen. Ini dilakukan di sel-sel otak di piring laboratorium atau di otak hewan hidup.

Namun, pencitraan mikroskopis semacam ini hanya dapat menembus sepersepuluh milimeter ke dalam jaringan, yang membatasi penelitian hanya pada permukaan otak.

“Ada banyak hal menakjubkan yang telah dilakukan dengan alat ini, tetapi kami menginginkan sesuatu yang memungkinkan diri kita sendiri dan orang lain untuk melihat lebih dalam pada pensinyalan tingkat seluler,” kata Jasanoff.

Untuk mewujudkan impiannya, peneliti mulai melirik MRI. MRI bekerja dengan mendeteksi interaksi magnetik antara agen kontras yang disuntikkan dan molekul air di dalam sel. Ini adalah alat umum untuk pencitraan non-invasif di berbagai bagian tubuh.

Sementara penelitian lain telah dilakukan pada sensor kalsium berbasis MRI, bagaimanapun, mereka terhalang oleh kurangnya pengembangan agen kontras yang bisa masuk ke dalam sel otak. Tim Jasanoff menciptakan agen kontras yang menggunakan blok penyusun yang dapat melewati membran sel.

Pengujian berhasil pada tikus

Agen tersebut mengandung mangan yang terikat pada suatu senyawa yang dapat menembus membran sel. Ini juga mengandung lengan pengikat kalsium yang disebut chelator. Begitu zat berada di dalam sel, jika kadar kalsium rendah, khelator mengikat lemah atom mangan, melindungi logam dari deteksi MRI.

Ketika sel dibanjiri kalsium, chelator mengikat kalsium dan melepaskan mangan, zat kontras kemudian tampak lebih cerah pada gambar MRI.

“Ketika neuron, atau sel otak lain yang disebut glia, menjadi terstimulasi, mereka sering mengalami peningkatan konsentrasi kalsium lebih dari sepuluh kali lipat. Sensor kami dapat mendeteksi perubahan tersebut, ”kata Jasanoff.

Untuk menguji agen mereka, para peneliti menyuntikkannya ke otak tikus di area dalam otak yang dikenal sebagai striatum. Striatum adalah bagian otak yang terlibat dalam merencanakan gerakan dan mempelajari perilaku baru.

Ion kalium kemudian digunakan untuk merangsang aktivitas listrik di neuron striatum, dan peneliti mampu mengukur respon kalsium dalam sel tersebut.

Penelitian akan terus dikembangkan dan mungkin memberikan kesempatan untuk secara tepat memahami waktu aktivitas neuron jauh di dalam otak.

"Ini bisa berguna untuk mengetahui bagaimana berbagai struktur di otak bekerja sama untuk memproses rangsangan atau mengkoordinasikan perilaku," kata Jasanoff. Penelitian ini muncul di Nature Communications edisi 22 Februari.


Tonton videonya: 3 Tips to Keep you Calm for your MRI Exam (Januari 2022).