Neue Fortschritte in den funktionellen Ultraschall-Bildgebung für die Neurowissenschaft
Seit seiner Einführung im Jahr 2011, funktionelle Ultraschall (fUS) ist die Bildgebung zunehmend steigenden als vorherrschende bildgebende Modalität. Von dieser Technik, entwickelt durch das team von Mickael Tanter (Labor Physik für Medizin in Paris, Inserm/ESPCI Paris-PSL/PSL-Universität/CNRS), hat sich eine jetzt schnell-blühenden Forschungsfeld der Neurowissenschaften. Zahlreiche Beweise dafür sind drei Artikel, veröffentlicht nur wenige Tage auseinander, die in high-impact journals (zwei Publikationen in PNAS, eine weitere in „Nature Communications“), Bericht die wichtigsten wissenschaftlichen Fortschritte auf beiden der fundamentale Aspekt der Methode und die Anwendungen für die präklinische Forschung.
Die Erklärung der Herkunft des Signals gemessen in funktioneller Ultraschall bei der Gehirn-Aktivierung
fUS-imaging-Karten, die Aktivität des Gehirns durch den Nachweis der zerebralen Blutfluss im Zusammenhang mit dieser neuronalen Aktivität. Das team von Serge Charpak am Institut de la Vision (Inserm/Université Sorbonne) studiert seit mehreren Jahren der neurovaskulären Kopplung, d.h. die zellulären Mechanismen, die die Bindung der neuronalen Aktivität und der vaskulären Strömung auf mikroskopischen und mesoskopischen Skalen. In Zusammenarbeit mit der Physik für Medizin der Paris-Labor und das Labor von Patrick Drew (Pennsylvania State University), hat das team untersucht die Verbindung zwischen dem Ultraschall-signal aufgezeichnet in einem einzigen voxel mit der neuronalen Aktivität im selben voxel, durch co-Registrierung fUS und bi-Photonen-Mikroskopie-Messungen. Dies hat dazu geführt, die Einrichtung von transfer-Funktionen, optimiert durch automatische lernen, die es ermöglichen, voraussagen, fUS-Signale von sensorischen reizen. „Die Bestimmung von transfer-Funktionen Beschreibung der neurovaskulären Kopplung ist wichtig, da diese Funktionen ermöglichen könnte, zur Verbesserung der Daten-Verarbeitung für den menschlichen imaging auf der einen Seite, und auf der anderen Seite könnten Sie verwendet werden, zur überwachung der Veränderungen zerebro-vaskulären Funktionen im Laufe der Zeit“, sagt Serge Charpak.
Enthüllt eine Standard-Modus-Netzwerk im Gehirn der Maus
In einer Studie, veröffentlicht in PNAS, das team von Zsolt Lenkei am Institute of Psychiatry und Neuroscience “ von Paris und dem Labor Physik für Medizin in Paris haben ans Licht gebracht, die Existenz eines neuronalen Netzes, beim Menschen bekannt als das default mode-Netzwerk, aber bisher nie beobachtet Arbeitsweise in Mäusen. Neuronen in diesem Netzwerk miteinander kommunizieren Ruhezustand, und deaktivieren sobald eine Aufgabe gestartet. Die Funktion dieses Netzwerks ist charakteristisch betroffene im Gehirn Störungen wie Depressionen, Alzheimer-Krankheit, Schizophrenie oder Autismus. Das Studium des default mode Netzwerks bei Mäusen, einer großen präklinischen Modell, könnte die Entwicklung von neuen therapeutischen Drogen über einen translationalen Ansatz, insbesondere für die Behandlung von neuropsychiatrischen Erkrankungen.
Präzise Kartierung des visuellen Kortex bei Primaten
Die Dritte Studie, veröffentlicht in PNAS, Mitarbeiter Labor Physik für Medizin in Paris mit den teams von Pierre Pouget auf dem Pariser Gehirn-Institut und Serge Picaud am Institut de la Vision “ (Sorbonne-Université/Inserm/CNRS), und zeigt Karten Aktivierung des primären visuellen Kortex von Primaten auf eine unvergleichliche Präzision. fUS imaging, durchgeführt an einer Mahnwache Primaten präsentiert mit visuellen stimuli auf einem Bildschirm, zeigt sehr feine Aktivierungs-Karten sowie kortikale Strukturen trägt die okuläre Dominanz zwischen dem linken und rechten Auge. Die Technologie ermöglicht es, zu unterscheiden, die differentielle Aktivierung der Schichten des primären visuellen Kortex über die gesamte Tiefe. Diese noch nie da gewesene Ebene der Beschreibung zeigt wieder die exquisite Auflösung und Empfindlichkeit von fUS-imaging im Vergleich zu anderen vorhandenen bildgebenden Modalitäten.
Labor Physik für Medizin in Paris entwickelt funktionelle Ultraschall-imaging, die in enger Zusammenarbeit mit Iconeus, ein start-up-Unternehmen ausgestellt, die von Labor und finanziert im Jahr 2016. „Wir Leben in faszinierenden Zeiten für neuro-funktionellen Bildgebung, wie wir sehen, eine wirkliche Gemeinschaft von Forschern, Neurobiologen, Pharmakologen und Kliniker, die sich um diese neue Modalität“, sagt Mickael Tanter.