3D打印透明頭骨讓科學(xué)家看到大腦是如何工作的

明尼蘇達大學(xué)的研究人員為小鼠開(kāi)發(fā)了一種獨特的3D打印透明顱骨植入物，作為觀(guān)察大腦表面實(shí)時(shí)活動(dòng)的一種方式。這種被稱(chēng)為See-Shell的設備可以幫助腦部疾病，如腦震蕩，阿爾茨海默氏癥和帕金森病提供新的見(jiàn)解。


3D打印透明頭骨讓科學(xué)家看到大腦是如何工作的
“我們要做的是看看我們是否可以在很長(cháng)一段時(shí)間內對小鼠大腦表面的大部分區域（稱(chēng)為皮層）進(jìn)行可視化和交互處理。這將為我們提供有關(guān)人類(lèi)大腦如何工作的新信息。” 明尼蘇達大學(xué)Benjamin Mayhugh科學(xué)與工程學(xué)院機械工程助理教授Suhasa Kodandaramaiah博士說(shuō)， “這項技術(shù)使我們能夠在刺激大腦某些部位的時(shí)，以前所未有的控制和精確度觀(guān)察大部分皮質(zhì)。”

傳統上，大多數科學(xué)家都專(zhuān)注于大腦的小區域，并試圖詳細了解它。然而，研究人員現在發(fā)現大腦某個(gè)部位發(fā)生的事情可能同時(shí)影響大腦的其他部分。為了制作See-Shell，研究人員對小鼠頭骨的表面進(jìn)行了數字掃描，然后使用數字掃描創(chuàng )建了一個(gè)人造透明頭骨，其輪廓與原始頭骨相同。在精確手術(shù)期間，用3D打印的透明顱骨裝置替換小鼠頭骨的頂部。該設備允許研究人員同時(shí)記錄大腦活動(dòng)，同時(shí)實(shí)時(shí)成像整個(gè)大腦。

該技術(shù)使研究人員能夠以前所未有的時(shí)間分辨率首次看到全腦的變化。這種新設備使我們能夠在最小的水平上觀(guān)察特定神經(jīng)元的大腦活動(dòng)，同時(shí)隨著(zhù)時(shí)間的推移獲得大部分大腦表面的圖像。開(kāi)發(fā)設備并證明其有效只是人類(lèi)能夠推動(dòng)大腦研究的開(kāi)始。

明尼蘇達大學(xué)發(fā)布的視頻展示了通過(guò)See-Shell看到的加速鼠標腦部掃描。 “小鼠大腦亮度的變化對應于神經(jīng)活動(dòng)的上升和下降。細微的閃光是整個(gè)大腦突然變得活躍的時(shí)期。”研究人員指出。使用這種裝置的另一個(gè)好處是鼠標的身體沒(méi)有拒絕植入物，這意味著(zhù)研究人員能夠在幾個(gè)月內研究相同的小鼠大腦。這種大腦衰老研究需要數十年才能在人類(lèi)身上進(jìn)行研究。

“這些是我們在人類(lèi)身上無(wú)法做到的研究，但它們對我們對大腦如何運作非常重要，因此我們可以為經(jīng)歷腦損傷或疾病的人提供治療。”該研究的共同作者和明尼蘇達大學(xué)教授和醫學(xué)院神經(jīng)科學(xué)系主任Timothy J. Ebner博士說(shuō)。

該研究發(fā)表在Nature Communications上。