Endomicroscopio ultradelgado proporciona visualización sin precedentes de áreas sensibles del cerebro

La comprensión humana de las enfermedades neuronales como el autismo, la epilepsia, la enfermedad de Alzheimer y la enfermedad de Parkinson sigue siendo escasa debido a su complejidad. En consecuencia, la prevención, el tratamiento o el alivio de estas enfermedades presenta desafíos importantes. Una parte importante de la comprensión de estas enfermedades supone estudiar las células nerviosas afectadas, a menudo ubicadas en lo profundo del cerebro, dentro de la complejidad natural de todo el organismo. Para examinar la actividad de las estructuras neuronales, así como la interacción de las células nerviosas, se necesitan tecnologías mínimamente invasivas que puedan generar imágenes a partir de tejidos sensibles del cerebro profundo. Ahora, los científicos han creado un endomicroscopio ultradelgado que ofrece observaciones suaves a profundidad, permitiendo una investigación detallada del cerebro. Esta innovación podría ayudar potencialmente a estudiar el inicio y la progresión de enfermedades neuronales graves, proporcionando nuevos conocimientos para que los neurocientíficos formulen estrategias contra estas afecciones debilitantes.

El endoscopio desarrollado por un equipo de investigación internacional con la participación de Leibniz IPHT (Jena, Alemania) tiene un diámetro de solo 110 micrómetros, lo que lo hace tan delgado como un cabello humano. Esta estructura delgada permite que el dispositivo capture imágenes en lo profundo de los tejidos ya nivel subcelular. Este avance permite la investigación de estructuras cerebrales profundas que antes eran inaccesibles y el estudio preciso de la conectividad y la actividad de señalización de las neuronas individuales. Las herramientas endoscópicas tradicionales empleadas en la investigación en neurociencia in vivo a menudo utilizan lentes de varilla especializadas (GRIN) que transmiten imágenes de un extremo al otro, lo que puede suponer un riesgo de daño al tejido y comprometer la validez de los estudios debido a su tamaño. El endoscopio holográfico recientemente desarrollado evita este problema mediante el uso de una sola fibra óptica multimodo como sonda de imagen, lo que lo hace mínimamente invasivo para observar regiones sensibles del cerebro.

El equipo de investigación también utilizó una nueva sonda de fibra, conocida como sonda de vista lateral, que permite realizar observaciones perpendiculares del tejido en relación con el eje de la fibra. Este método reduce la tensión y el daño tisular causados por la inserción del endoscopio en comparación con las sondas convencionales de terminación desnuda. Como la sonda puede penetrar más profundamente, la sonda de vista lateral puede unir fotogramas individuales en una imagen panorámica, proporcionando una vista completa de la profundidad del cerebro. La nueva solución endoscópica permite la observación directa de la conectividad estructural entre las neuronas, especialmente las espinas dendríticas (microestructuras que emanan de las dendritas) y los procesos intracelulares. Los investigadores pueden estudiar la dinámica de las estructuras subcelulares, las alteraciones en la concentración de calcio intracelular (que está relacionada con la actividad de señalización de las células nerviosas) y las velocidades del flujo sanguíneo de los vasos individuales. Estas observaciones podrían ofrecer a los neurocientíficos información valiosa sobre los cambios patológicos en el cerebro.

"En las enfermedades neuronales, el desempeño cognitivo y motor del organismo afectado puede verse irreversiblemente limitado por los cambios o la pérdida de las células nerviosas", dijo el Prof. Dr. Tomáš Čižmár, jefe del Departamento de Investigación de Tecnología e Investigación de Fibras en Leibniz IPHT, quien ha dirigió el desarrollo del instrumento. “Estamos desarrollando tecnologías para monitorear signos de una enfermedad, por ejemplo, a través de comunicación neuronal alterada, en una etapa temprana. Con estos nuevos y potentes instrumentos basados en la luz, podemos ayudar a proporcionar información sin precedentes sobre el centro de control de las funciones vitales con alta calidad de imagen y, por lo tanto, ampliar la comprensión de las enfermedades neuronales”.

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