Nüüd saab aju 64 miljonit korda selgemalt näha
23. juuli 2023, 15:39
Viiskümmend aastat pärast seda, kui Ameerika keemik Paul Lauterbur leiutas esimese MRT, esitlevad teadlased uut ja kõigi aegade teravaimat MRT skaneeringut hiireajust.
MRT uuringuga on võimalik näha pehmet vesist kude, mida on röntgenikiirgusega väga raske pildile saada. Kuigi praegusel MRT tehnoloogial on ajukasvaja tuvastamiseks piisavalt hea resolutsioon, peab see olema siiski palju teravam, et visualiseerida mikroskoopilisi detaile ajus, mis paljastavad kasvaja täpsema jagunemise.
Ameerikas, Põhja-Carolinas asuva Duke'i ülikooli In Vivo mikroskoopia keskuse teadlased said koostöös Tennessee ülikooli terviseteaduste keskuse, Pennsylvania ülikooli, Pittsburghi ülikooli ja Indiana ülikooli teadlastega valmis 64 miljonit korda teravama MRT masina kui senine tehnoloogia.
Uus MRT suudab jäädvustada pilte nii üksikasjalikult, et iga voksel (piksli 3D versioon) on vaid 5 mikronit ehk viietuhandik millimeetrit. Kuigi praegune MRT tehnoloogia on piisavalt arenenud, et tuvastada näiteks ajukasvajat, annab arenenud masin siiski palju üksikasjalikuma pildi aju ühendusest.
MRT suutis jäädvustada uskumatuid pilte ajurakkude vahelistest seostest kogu hiire ajus, mida saab näha allolevas videos.
Teadusajakirjas PNAS avaldatud uurimuse autorid usuvad, et sellise üksikasjaliku pildi tase võimaldab paremini mõista, kuidas aju muutub vanuse, toitumise ja neurodegeneratiivsete haigustega, nagu Alzheimeri tõbi.
«See annab nii palju uusi võimalusi uuringuteks,» ütles Duke'i radioloogia, füüsika ja biomeditsiinitehnika professor ja uurimuse peamine autor G. Allan Johnson pressiteates. «Me saame neurodegeneratiivseid haigusi täiesti erineval viisil näha.»
Nii selge MRT resolutsioon on pärast 40 aastat võimalik tänu muljet avaldavale tehnoloogiale. Uuringutes kasutati 9,4 tesla tugevust magnetit ja spetsiaalseid gradientmähiseid. Tavalise kliinilise magnetreseonatstomograafi magnetvälja tugevuseks on 1,5-3 teslat ja see on miljon korda tugevam Maa pinnal avalduvast magnetväljast. Andmeid analüüsiti superarvutiga, millel jaksu 800 tavalise läptopi jagu, et kuvada ühe hiire aju.
Pärast MRT uuringuid lasid teadlased ajukude nn valguslehe mikroskoopia abil skaneerida. See võimaldas teadlastel märgistada konkreetseid rakurühmi ning jälgida, kuidas neurodegeneratiivsed haigused aja jooksul arenevad.
Erineva vanuse ja geneetilise ülesehitusega hiiri uurides suutsid teadlased näha, kuidas looma ajuülene ühenduvus aja jooksul muutus ja kuidas teatud piirkonnad, näiteks mäluga seotud subiculum, muutusid oluliselt rohkem kui teised piirkonnad. Piltidelt oli võimalik näha ka seda, kuidas Alzheimeri tõbi lõhub närvivõrke.
Uurimus sillutab teed edasistele tehnoloogilistele arengutele, et jäädvustada inimaju nii üksikasjalikult, et see annaks parema ülevaate sellest, kuidas koed vanusega muutuvad ja millised meditsiinilised sekkumised võiksid olla abiks degeneratsiooni ärahoidmiseks.
«Riikliku vananemise instituudi toetatud uuringud näitasid, et tagasihoidlikud sekkumised toitumise muutmise ja ravimitega võivad pikendada loomade eluiga 25 protsenti,» ütles Johnson. «Niisiis tekib küsimus, kas nende aju on selle pikendatud eluea jooksul ikka veel töövõimeline. Kas nad suudaksid ristsõnu või sudokut lahendada? Nüüd on meil võimalik seda lähemalt uurida.»