Phương Pháp đột phá nhờ “bộ não trong suốt”

Các nhà nghiên cứu ở Đại học Stanford đã phát triển một phương pháp tiếp cận mang tính đột phá để nghiên cứu hệ thống thần kinh mà không cần phải giải phẫu. Họ đã tìm ra một cách để làm cho một bộ não gần như hoàn toàn trong suốt để xem nó hoạt động mà không cần phải mổ xẻ nó.

Các nhà thần kinh học đã rất vất vả để nghiên cứu cách thức bộ não hoạt động và cấu trúc mạch phức tạp của nó. Một trong những thách thức lớn nhất là làm thế nào để vào trong não mà không phá hỏng hoặc làm thay đổi các phần nào của bộ não. Bằng cách kết hợp thần kinh học và các kỹ thuật công nghệ hóa học, nhóm nghiên cứu đã tạo ra đuợc bộ não trong suốt mà họ gọi là CLARITY (trong suốt)

Hình ảnh não trong suốt phát sáng

Hình ảnh 3D của bộ não trong suốt 

Tiến sỹ Frankland là một nhà khoa học cao cấp về lĩnh vực khoa học thần kinh và sức khỏe tâm thần tại Bệnh Viện Nghiên cứu Trẻ em ở Toronto. Theo thông cáo báo chí từ Đại học Stanford, ông nói rằng: “CLARITY hứa hẹn sẽ là cuộc cách mạng thay đổi sự hiểu biết của chúng ta về khu vực và cách thay đổi trong cấu trúc bộ não khi nó chuyển thành hành vi”. Nó cũng có thể được sử dụng để nghiên cứu cách thức các bệnh thay đổi bộ não.

Thí nghiệm đã được tiến hành chủ yếu trên bộ não chuột, kết quả tuơng tự khi các nhà nghiên cứu đã sử dụng CLARITY trên cá ngựa vằn và mẫu não nguời đuợc bảo quản. Điều này cho thấy một chân trời mới về các ứng dụng tiềm năng trong tương lai trên các mẫu khác của con người và các loài sinh vật khác.

Phá vỡ các hạn chế của quá khứ

Dẫn đầu một dự án nghiên cứu về CLARITY bởi ông Karl Deisseroth,  cuối cùng nguời ta đã chấp nhận rằng các đặc tính quan trọng của bộ não là vô cùng tinh tế trong khi loại bỏ một số hóa chất.

Duới tác dụng của hóa chất và ánh sáng, bộ não tìm cách thu hồi các thành phần không rõ ràng, chẳng hạn như chất béo. Để làm điều này, não cần phải được ngâm trong một loại dung dịch chứa chất hydrogel (hợp chất không no monomer) để cấu trúc bộ bão không sụp đổ khi các chất béo được chiết xuất.

Những nghiên cứu sâu hơn thấy rằng, cấu trúc não 3D đã hoàn toàn biến mất bởi các hóa chất khác nhau. Thông qua phương pháp phân tách và chiết xuất chất béo, khiến cho các mô não còn lại bị phá hủy. 

Cách tiếp cận mới này cho phép chúng ta hiểu đuợc rõ ràng hơn thông qua những lát cắt đại phân tử duới dạng 3D.

Theo ông Deisseroth ở Đại học Stanford: “Nghiên cứu toàn bộ hệ thống não bộ còn nguyên vẹn với độ phân giải ở mức phân tử, cho phép chúng ta nhìn đuợc những bức tranh lớn hơn và chi tiết hơn ở cùng một thời điểm, điều mà không đạt đuợc trong các phuơng pháp sinh học truớc đây”.

Những ranh giới mới

CLARITY không thể tập hợp các liên kết thần kinh nhưng lại có thể tập hợp các thông tin từ các phân tử tạo ra chức năng của các tế bào. 

Ông Deisseroth nói: “Chúng tôi nghĩ rằng nếu chúng ta có thể loại bỏ các chất béo không phá hủy, chúng tôi có thể có được cả ánh sáng và các đại phân tử để từ đó xâm nhập sâu vào các mô tế bào, cho phép không chỉ ở dạng hình ảnh 3D, mà còn phân tích đuợc các phân tử của bộ não ở dạng này”.

Một phần của bước đột phá là khả năng áp dụng các “kháng thể huỳnh quang”, nó chỉ gắn với các protein. Vì vậy, các nhà nghiên cứu có thể quan sát các cấu trúc đặc biệt của bộ não phát sáng, và họ có thể lọc ra các “kháng thể huỳnh quang” và lặp lại quá trình nhuộm để khám phá các phân tử khác nhau trong cùng một bộ não. Quá trình này có thể được lặp đi lặp lại nhiều lần.

Ông  Deisseroth nói: “CLARITY có thể được áp dụng cho bất kỳ hệ thống sinh học, và nó sẽ rất thú vị để xem các ngành sinh học khác ứng dụng nó”.

“We thought that if we could remove the lipids nondestructively, we might be able to get both light and macromolecules to penetrate deep into tissue, allowing not only 3-D imaging, but also 3-D molecular analysis of the intact brain,” said Deisseroth.

Xem Full video từ StanfordMedicine:

Theo Theepochtimes