Diattenuation imaging—eine vielversprechende bildgebende Verfahren für die Hirnforschung
Eine neue bildgebende Methode liefert strukturelle Informationen über Gehirn-Gewebe, die zuvor nur schwer zugänglich. Diattenuation Imaging (DI), entwickelt von Wissenschaftlern des Forschungszentrums Jülich und der Universität von Groningen, können die Forscher unterscheiden Regionen mit vielen dünnen Nervenfasern, die aus Regionen mit wenigen dicken Nervenfasern. Mit bildgebenden Methoden, diese Gewebe-Typen können nicht einfach unterschieden werden.
Die DI-Methode basiert auf 3-D-polarized light imaging (3D-PLI), eine Neuro-Imaging-Technik, entwickelt am Forschungszentrum Jülich, die zeigt Nervenfaser Wege mit Mikrometer-Auflösung. Die Technik, die verwendet wird, zum Beispiel, in der europäischen „Human Brain Project“ zu untersuchen, die 3-D Faser-Strukturen des Gehirns in noch nie da gewesenen detail.
Während ein 3-D-PLI-Messung, histologischen hirnschnitten sind eine Beleuchtung mit polarisiertem Licht. Je nachdem, wie die schwingungsrichtung (Polarisation) orientiert ist, relativ zu den Nervenfasern, die das Licht bricht sich unterschiedlich stark, so dass die Berechnung der räumlichen Orientierung der Nervenfasern. Dieser Effekt, genannt Doppelbrechung, hauptsächlich verursacht durch die Myelinscheide, eine isolierende Schicht, die Sie umgibt, viele Nervenfasern in das Gehirn.
Während 3-D-PLI misst die Polarisation-abhängigen Brechung des Lichts, ein diattenuation Messung bestimmt die Polarisations-abhängige Dämpfung des Lichts, D. H. wie stark die Intensität von polarisiertem Licht wird reduziert, wenn Sie durch das Gehirn Abschnitt. Die Messung erfolgt mit der gleichen Vorrichtung, wie 3-D-PLI, wobei zwei Filter entfernt werden.
Die Wissenschaftler entdeckten, dass diattenuation imaging—eine kombinierte Messung von diattenuation und 3-D-PLI—können unterscheiden zwischen verschiedenen Regionen des Gehirns. In einigen Regionen wird das Gehirn Gewebe ist maximal transparent, wenn die Polarisation des Lichts orientiert ist, parallel zu den Nervenfasern. In anderen Regionen, das Gewebe ist maximal transparent, wenn der Polarisation orientiert ist, senkrecht zu den Nervenfasern. Wie das Gewebe sich verhält, hängt unter anderem auch auf die Zeit nach der Einbettung der Gehirn-Abschnitte.
Mithilfe von Simulationen auf dem ehemaligen Jülicher supercomputer JUQUEEN ist, konnten die Forscher zeigen, dass die beobachteten Effekte hängen auch von der anderen Gewebe-Eigenschaften wie der Durchmesser der Fasern oder der Dicke des myelin Blattscheiden. Dies macht diattenuation imaging eine wertvolle Erweiterung zur 3-D-PLI ermöglicht eine genauere Untersuchung des gehirngewebes. In der Zukunft, die DI-Methode kann verwendet werden zur Untersuchung von neurodegenerativen Erkrankungen wie multiple Sklerose oder multisystem-Atrophie (MSA), die entlang gehen mit Veränderungen der myelinscheiden. Darüber hinaus ist die Technologie hilft, um krankhafte Veränderungen sichtbar und zu identifizieren, die angeschlossenen Regionen und Gewebe-Typen, die Unterstützung der komplexen Rekonstruktion des Gehirns.
