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Risonanza magnetica nanomolecolare e fluoroscopia Clarity ed Il cervello diventa trasparente come un cristallo

  Autore: Cesare Peccarisi

  giovedì 2 maggio 2013 ore: 00:00:00 - letto [ 1698 ]

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Tre nuove tecniche di imaging appena presentate su Science e Nature aprono le porte a una svolta epocale nella visualizzazione dei nostri organi, dal cervello alle ossa. Sembra un secolo fa, ma era solo il 1° ottobre 1971 quando Godfrey Hounsfield eseguiva al Saint George Hospital di Londra la prima TAC cerebrale cambiando per sempre la storia della neurologia.

Sei anni dopo Raymond Damadians mise a punto la risonanza magnetica, entrata poi nella pratica clinica negli anni '80.

RISONANZA FUNZIONALE - Nel 1990, Seiji Ogawa, sfruttando le immagini di contrasto che le molecole di ossigeno provocano nel sangue, sviluppò la risonanza magnetica funzionale, con cui siamo passati dall’era delle fotografie del cervello a quella dei filmati in diretta che mostrano non solo come è fatta la materia grigia, ma anche come funziona, un tipo di imaging rivelatosi sempre più importante anche in psichiatria perché aree dall’aspetto apparentemente normale, in realtà risultano malfunzionanti.

DTI


L’anno dopo, presentata da Aaron Filler al 10° congresso americano di radiologia di San Francisco, è arrivata la DTI, acronimo di diffusion tensor imaging, cioè risonanza magnetica con tensore di diffusione che permette di vedere in dettaglio le singole fibre che compongono quelle che prima apparivano solo come matasse compatte. Così è iniziata l’era dell’imaging parcellare in cui ci troviamo adesso, ma già un’altra sta per cominciare, quella della risonanza nanomolecolare.

Un problema che ha sempre avuto la risonanza magnetica è infatti non riuscire a vedere bene microscopici agglomerati a causa dei limiti di diffrazione delle immagini che non consentono di andare oltre una certa risoluzione.

RISONANZA NANOMOLECOLARE - I ricercatori della Stanford e della California University hanno ora pubblicato su Science uno studio con cui dimostrano di aver finalmente superato il problema mettendo a punto la risonanza magnetica nanomolecolare che ha una capacità di risoluzione 10mila volte superiore, nell’ordine dei nanometri cubi, una grandezza comparabile alle dimensioni delle grosse molecole proteiche. Dopo essere riusciti a vedere come funzionano gli ingranaggi del motore, vedremo addirittura i suoi bulloni e il tipo di benzina che sta usando. Secondo i ricercatori americani nell'arco di una decina d’anni diventerà di routine poter osservare una cellula al lavoro o addirittura un’elica di DNA.

FLUOROSCOPIA CLARITY - Ma vedere il lavorio interno del cervello è già possibile grazie a un’altra metodica di imaging messa a punto sempre dai ricercatori della Stanford University che ne hanno appena fornito la descrizione su Nature: è la fluoroscopia Clarity che rende il cervello limpido come un cristallo, evidenziando dettagli che prima si potevano vedere solo con la microscopia elettronica, ma in più Clarity effettua una segmentazione elettronica delle immagini che vengono registrate in 3D e poi ricomposte automaticamente sullo schermo di un computer.

Il segreto di Clarity è un particolare tracciante chiamato hydrogel che va a sostituire i lipidi delle membrane cellulari conservandone l’integrità e senza danneggiare le biolemolecole ivi contenute in modo da non creare danni e mantenere le informazioni molecolari della cellula. I lipidi sono infatti difficilmente penetrabili dai fotoni dei raggi usati per la visualizzazione, mentre hydrogel è del tutto inerte e si lascia attraversare come se fosse vetro. Tutta la struttura cerebrale viene vista dal computer come trasparente e se ne può osservare sia l’esterno che l’interno contemporaneamente, mentre prima, quando occorreva scendere nei particolari, a seconda della profondità d’indagine che si voleva effettuare si doveva optare per una particolare area, perdendo di vista il resto, un po’ come quando si zooma con la macchina fotografica e gli oggetti vicini finiscono fuori fuoco, o viceversa. È possibile così vedere gli astrociti dell’impalcatura nervosa di sostegno e le singole fibre nervose come già accade con la DTI, ma Clarity ne ricostruisce le variazioni nel tempo e riesce addirittura a distinguere fra fibre inibitorie e fibre eccitatorie, dando loro una diversa colorazione, un po’ come sui libri di anatomia si usano colori differenti per facilitare lo studio.

I ricercatori diretti da Kwanghun Chung hanno iniziato a usare Clarity nel topo e il primo paziente umano è stato un bambino di 7 anni affetto da autismo nel quale, seguendo singole fibre della matassa di neuroni del suo cervello, è stato possibile osservare che non si verificavano le giuste connessioni nervose. Clarity può comunque essere utilizzata per indagare qualsiasi altro organo, come d’altronde si è sempre fatto anche con la TAC e la risonanza magnetica.

I NUOVI RAGGI X - Ma se occorre la radiografia di un braccio o di una gamba rotta è forse più conveniente usare un nuovo tipo di radiografia scoperta dai ricercatori dell’Università del Michigan diretti da Mona Jarrahi: la radiografia THZ che potrebbe mandare in pensione i raggi X, diventati uno dei mezzi d’indagine più famosi del mondo dopo che i coniugi Curie li avevano scoperti nel 1895. La nuova tecnica radiografica THZ, descritta su Nature Communications, usa raggi terahertz (Low-energy terahertz radiation), molto meno dannosi dei raggi X che vengono convogliati da una fonte laser che consente una precisione 1500 volte superiore rispetto alle radiografie standard e a costi inferiori. I fondi per sviluppare la nuova tecnica sono soprattutto militari: oltre alla National Science Foundation hanno infatti contribuito il Michigan Space Grant Consortium, la Defense Advanced Research Projects Agency, l’Office of Naval Research e l’Army Research Office. La ragione è chiara: la tecnologia terahertz può servire anche a vedere cosa c’è oltre una parete solida 30 volte meglio di qualsiasi altro detector oggi in dotazione e grazie alla sua precisione si possono scoprire più facilmente anche i pacchi bomba, così come piccole quantità di droga sfuggite ai cani della narcotici. Forse presto, oltre che negli ospedali, i rilevatori THZ ce li ritroveremo pure negli aeroporti.



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fonte
http://www.corriere.it/salute/neuro...

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Fluoroscopia Clarity:








 

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