un-petit-outil-implantable-pour-imagerie-cérébrale

Une technologie appelée imagerie de fluorescence à nappe de lumière, est prometteuse pour l’imagerie de l’activité cérébrale en 3D à grande vitesse et avec un contraste élevé (ce qui permet de surmonter les nombreuses limitations des autres technologies d’imagerie). Dans cette technique, une fine nappe de lumière laser est dirigée à travers une région de tissu cérébral, et les rapporteurs d’activité fluorescente dans les tissus cérébraux répondent en émettant des signaux de fluorescence que les microscopes peuvent détecter. Le balayage d’une nappe de lumière dans le tissu permet une imagerie volumétrique à haute vitesse et à fort contraste de l’activité cérébrale.

L’imagerie de fluorescence à nappe de lumière

Actuellement, il est difficile d’utiliser l’imagerie cérébrale par fluorescence avec des organismes non transparents (comme une souris) en raison de la taille de l’appareil. Pour que les expériences avec des animaux non transparents et, à l’avenir, que des animaux se déplaçant librement, soient réalisables, les chercheurs devront d’abord miniaturiser de nombreux composants.

L’un des éléments-clés de cette miniaturisation est le générateur de nappes lumineux lui-même, qui doit être inséré dans le cerveau et doit donc être aussi petit que possible pour qu’il ne se déplace pas trop dans le tissu cérébral. Dans une nouvelle étude, une équipe internationale de chercheurs de l’Institut de technologie de Californie (États-Unis), de l’Université de Toronto (Canada), du Réseau universitaire de santé (Canada), de l’Institut Max Planck de physique des microstructures (Allemagne) et de l’Advanced Micro Foundry (Singapour) a mis au point un générateur de nappes de lumière miniature, ou une sonde neuronale photonique, qui peut être implantée dans le cerveau d’un animal vivant.

Des sondes neuronales photoniques

Les chercheurs ont utilisé la technologie nanophotonique pour créer des sondes neuronales photoniques ultrafines à base de silicium, qui émettent de multiples nappes de lumière d’une épaisseur de moins de16 micromètres sur des distances de propagation de 300 micromètres en espace libre. Testées dans des tissus cérébraux de souris génétiquement modifiées pour exprimer des protéines fluorescentes dans leur cerveau, ces sondes ont permis aux chercheurs de créer des images des zones aussi grandes que 240 μm × 490 μm. En outre, le niveau de contraste des images était supérieur à celui d’une autre méthode d’imagerie appelée microscopie à épifluorescence.

Générer des images pour observer les neurones

L’auteur principal de cette étude, Wesley Sacher, décrit l’importance de ces travaux :  » cette nouvelle technologie de sonde neuronale photonique implantable permettant de générer des nappes de lumière dans le cerveau qui contourne de nombreuses contraintes qui ont limité l’utilisation de l’imagerie par fluorescence des nappes de lumière dans les neurosciences expérimentales. Nous prévoyons que cette technologie conduira à de nouvelles variantes de la microscopie à nappes lumineux pour l’imagerie cérébrale profonde et les expériences comportementales avec des animaux se déplaçant librement. » Cette sonde pourrait également générer des images du cerveau afin de comprendre comment exactement les neurones fonctionnent, comme dans les maladies d’Alzheimer ou de Parkinson.

Cette recherche a été publiée dans Neurophotonics.

Source : International Society for Optics and Photonics
Crédit photo : StockPhotoSecrets