Nature：3D打印透明頭骨，讓科學家看到小鼠大腦是如何工作的

2019年4月4日，南極熊從外媒獲悉,，明尼蘇達大學的研究人員為小鼠開發(fā)了一種獨特的3D打印透明顱骨植入物,，作為觀察大腦表面實時活動的一種方式。 這種被稱為See-Shell的設備可以為腦部疾病,，如腦震蕩,，阿爾茨海默氏癥和帕金森病提供新的見解。

△ a圖：See-Shells植入后6周和36周小鼠大腦的照片,，比例尺為2毫米,。

b圖：See-Shells植入后10周和30周小鼠大腦的照片，比例尺為2毫米,。

c圖：與年齡匹配的非手術小鼠對照,，長期植入See-Shells 5周的小鼠的免疫組織學分析

d圖:在See-Shell植入和非手術對照小鼠中在21個區(qū)域（ROI）中測量的平均GFAP熒光的點圖

該研究的合作者、明尼蘇達大學科學與工程學院機械工程助理教授Suhasa Kodandaramaiah表示：“我們要做的是看看我們是否可以在很長一段時間內對小鼠大腦表面的大部分區(qū)域（稱為皮層）進行可視化和交互,。這將為我們提供有關人類大腦如何工作的新信息,。這項技術使我們能夠在刺激大腦某些部位的同時，以前所未有的控制和精確度觀察大部分皮質,�,！�

傳統(tǒng)上，大多數科學家都專注于大腦的小區(qū)域,，并試圖詳細了解它,。然而，研究人員現在發(fā)現大腦某個部位發(fā)生的事情可能同時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行了數字掃描，然后使用數字掃描創(chuàng)建了一個人造透明頭骨,，其輪廓與原始頭骨相同,。在精確手術期間，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記錄大腦活動,，同時實時成像整個大腦。


Kodandaramaiah說：“這種新設備使我們能夠在最小的水平上觀察特定神經元的大腦活動,，同時隨著時間的推移獲得大部分大腦表面的大圖,。”

大學發(fā)布的視頻展示了通過See-Shell看到的鼠腦部,。 “小鼠大腦亮度的變化對應于神經活動的上升和下降,。細微的閃光是整個大腦突然變得活躍的時期，”研究人員指出,。

使用這種裝置的另一個好處是小鼠的身體沒有拒絕植入物,，這意味著研究人員能夠在幾個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身上進行研究。


“這些是我們在人類身上無法做到的研究,，但它們對我們對大腦如何運作非常重要,，因此我們可以為經歷腦損傷或疾病的人提供治療，”該研究的共同作者Timothy J. Ebner博士說,。

該研究發(fā)表在Nature Communications上,。

https://www.nature.com/articles/s41467-019-09488-0

編譯自：3ders