В исследовании, опубликованном в журнале Neuron, Эмили Масе из группы Ботонд Роска и ее сотрудники демонстрируют, как функциональное ультразвуковое исследование может давать карты активности мозга мышей с высоким разрешением для конкретных видов поведения. Неинвазивная технология имеет многообещающие применения для лечения офтальмологических, неврологических и психических заболеваний.
«Функциональная ультразвуковая визуализация дает изображения с гораздо более высоким разрешением, она проще, дешевле и проще в использовании, чем функциональная магнитно-резонансная томография (фМРТ)», - объясняет Ботонд Роска. «Самое главное, технология позволяет изучать последствия офтальмологических заболеваний, контролировать эффект лечения и ход реабилитации в целом мозге у мышей».
Большое количество областей мозга активизируется во время поведения. Карты активности всего мозга могут привести к пониманию на системном уровне того, как активность мозга связана с конкретным поведением. Международная группа ученых из Базельского института молекулярной и клинической офтальмологии, FMI и Neuro-Electronics Research Flanders разработала функциональную ультразвуковую визуализацию с высоким разрешением для записи активности всего мозга мышей во время поведения. До сих пор это было невозможно с моделями животных, потому что современные технологии функциональной визуализации всего мозга, такие как фМРТ, имеют ограниченное разрешение и их трудно применять к бодрствующим и ведущим себя мышам.
Команду особенно интересовали области мозга, участвующие в оптокинетических рефлексах. Оптокинетический рефлекс стабилизирует изображения, дрейфующие на сетчатке как по горизонтали, так и по вертикали, перемещая глаз в направлении дрейфа изображения. Например: когда мы смотрим из окна поезда, наши глаза рефлекторно двигаются, следя за проплывающим пейзажем. Этот рефлекс является врожденным и хорошо сохраняется у разных видов, от мышей до человека.
В своем исследовании исследователи обнаружили, что из 181 области мозга, постоянно идентифицированной у всех животных, активность в 87 областях по всему мозгу модулировалась во время оптокинетического рефлекса.
Чтобы изучить функцию этих областей мозга, команда сравнила активность мозга у здоровых мышей с мышами, у которых отсутствует оптокинетический рефлекс - либо из-за генетического заболевания, которое делает сетчатку неспособной генерировать рефлекс, либо из-за движения глаз. был механически заблокирован. Большинство областей мозга, активных при движении глаз у нормальных мышей, становятся неактивными у мышей с генетическим заболеванием, показывая, что они участвуют в формировании рефлекса. Среди этих областей особенно интересны некоторые области в таламусе: они по-прежнему реагируют у нормальных мышей, чьи движения глаз заблокированы, но не у мышей с генетическим заболеванием, что свидетельствует о том, что они не зависят от двигательной активности рефлекса.
Первый автор Эмили Масе, научный сотрудник группы Ботонда Рошки, разработавшая концепцию функциональной ультразвуковой визуализации во время работы в Париже, прокомментировала: области активизировались во время этого рефлекса. Наш общемозговой подход выявил новые области, которые теперь могут быть изучены более точно в попытках понять логику сенсомоторных преобразований на уровне микросхем». Ботонд Роска также подчеркивает ценность технологии для будущего применения в различных областях медицины: «Простота, низкая стоимость и легкость использования функциональной ультразвуковой визуализации всего мозга вместе с возможностью точно идентифицировать области мозга обеспечивают систему для получение объективного представления об активности мозга при других типах поведения, а также на животных моделях неврологических или психических заболеваний."