Nuovo laser rivela in tempo reale l’attività cerebrale degli esseri viventi

Un gruppo di ricerca dell’Università di Scienza e Tecnologia di Hong Kong (HKUST) ha sviluppato la prima tecnologia al mondo capace di osservare in tempo reale il cervello di topi svegli, senza ricorrere all’anestesia. Il sistema, chiamato MD-FSS (Multiplexing Digital Focus Sensing and Shaping), riesce a catturare immagini ad altissima risoluzione con una velocità dieci volte superiore rispetto alle tecniche precedenti. Questo consente di osservare l’attività cerebrale in condizioni completamente naturali, un passo fondamentale per comprendere i meccanismi che regolano il cervello umano e le patologie neurologiche.

Fino a oggi, le tecniche di imaging cerebrale si basavano su strumenti come MRI, EEG, TAC o PET, che forniscono dati utili ma non sufficientemente precisi per cogliere i processi su scala microscopica. Nei laboratori, i topi vengono spesso utilizzati come modello di studio per malattie e funzioni neuronali, ma l’uso dell’anestesia altera il flusso sanguigno e l’attività elettrica del cervello, falsando i risultati. Al contrario, mantenere gli animali svegli comportava un altro problema: il movimento continuo che rendeva le immagini sfocate e difficili da interpretare.

Il sistema MD-FSS, ideato dal team del professor Qu Jianan del Dipartimento di Ingegneria Elettronica e Informatica di HKUST, risolve entrambe le limitazioni. La tecnologia deriva da un precedente esperimento del gruppo, chiamato ALPHA-FSS, pubblicato su Nature Biotechnology nel 2022, che aveva raggiunto una precisione subcellulare ma era troppo lento per catturare processi dinamici. Con MD-FSS, i ricercatori hanno potenziato la velocità di elaborazione del punto di diffusione della luce (PSF) — il cuore del processo ottico che genera le immagini tridimensionali — riuscendo a ridurre i tempi di misura a meno di 0,1 secondi.

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