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3D-gedruckter transparenter Schädel zeigt Gehirnaktivität in Echtzeit

3D-gedruckter transparenter Schädel zeigt Gehirnaktivität in Echtzeit


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Ein neu entwickeltes 3D-gedrucktes transparentes Schädelimplantat für Mäuse ermöglicht es Forschern nun, die Aktivität der gesamten Gehirnoberfläche in Echtzeit zu beobachten.

Die als See-Shell bezeichnete Innovation könnte neue Erkenntnisse über Erkrankungen des menschlichen Gehirns wie Gehirnerschütterungen, Alzheimer und Parkinson liefern.

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Visualisierung des Kortex

"Wir versuchen zu sehen, ob wir über lange Zeiträume hinweg große Teile der Gehirnoberfläche der Maus, den so genannten Cortex, visualisieren und mit ihnen interagieren können. Dies gibt uns neue Informationen über die Funktionsweise des menschlichen Gehirns", sagte er Suhasa Kodandaramaiah, Ph.D., Mitautor der Studie und Universität von Minnesota Benjamin Mayhugh Assistenzprofessor für Maschinenbau am College of Science and Engineering.

"Mit dieser Technologie können wir den größten Teil des Kortex mit beispielloser Kontrolle und Präzision in Aktion sehen und gleichzeitig bestimmte Teile des Gehirns stimulieren."

Frühere Studien konzentrierten sich darauf, kleine Regionen des Gehirns zu untersuchen und zu versuchen, sie im Detail zu verstehen. Die Teile des Gehirns sind jedoch alle miteinander verbunden, sodass sich das, was in einem Bereich geschieht, auf die anderen auswirkt.

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Mit der See-Shell können Forscher untersuchen, wie sich alle Teile des Gehirns gegenseitig beeinflussen. Eine der ersten mit dem Gerät durchgeführten Studien war die Untersuchung, wie leichte Erschütterungen in einem Teil des Gehirns das Gehirn dazu veranlassten, sich strukturell und funktionell neu zu organisieren.

Die Forscher sagen, dass das Gehirn von Mäusen dem menschlichen sehr ähnlich ist, und daher könnten die Lehren, die aus Mäusen gezogen wurden, auf menschliche Behandlungen angewendet werden.

"Dies sind Studien, die wir beim Menschen nicht durchführen konnten, aber sie sind äußerst wichtig für unser Verständnis der Funktionsweise des Gehirns, damit wir die Behandlung von Menschen mit Hirnverletzungen oder -krankheiten verbessern können", sagte Dr. Timothy J. Ebner. D., Mitautor der Studie und Professor an der University of Minnesota und Leiter der Abteilung für Neurowissenschaften an der Medizinischen Fakultät.

Betrachtet man bestimmte Neuronen

Um die See-Shell zu erstellen, haben die Forscher die Oberfläche eines Mausschädels digital gescannt und eine durchsichtige Version davon gedruckt. Dann ersetzten sie die Oberseite des Mausschädels durch das 3D-gedruckte transparente Gerät.

"Mit diesem neuen Gerät können wir die Gehirnaktivität auf der kleinsten Ebene betrachten, indem wir bestimmte Neuronen vergrößern und gleichzeitig einen Überblick über einen großen Teil der Gehirnoberfläche im Laufe der Zeit erhalten", sagte Kodandaramaiah.

"Die Entwicklung des Geräts und die Demonstration, dass es funktioniert, ist nur der Anfang dessen, was wir tun können, um die Gehirnforschung voranzutreiben."

Die Studie ist veröffentlicht inNaturkommunikation.


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