3D打印透明头骨让科学家看到大脑是如何工作的

明尼苏达大学的研究人员为小鼠开发了一种独特的3D打印透明颅骨植入物，作为观察大脑表面实时活动的一种方式。这种被称为See-Shell的设备可以帮助脑部疾病，如脑震荡，阿尔茨海默氏症和帕金森病提供新的见解。


3D打印透明头骨让科学家看到大脑是如何工作的
“我们要做的是看看我们是否可以在很长一段时间内对小鼠大脑表面的大部分区域（称为皮层）进行可视化和交互处理。这将为我们提供有关人类大脑如何工作的新信息。” 明尼苏达大学Benjamin Mayhugh科学与工程学院机械工程助理教授Suhasa Kodandaramaiah博士说， “这项技术使我们能够在刺激大脑某些部位的时，以前所未有的控制和精确度观察大部分皮质。”

传统上，大多数科学家都专注于大脑的小区域，并试图详细了解它。然而，研究人员现在发现大脑某个部位发生的事情可能同时影响大脑的其他部分。为了制作See-Shell，研究人员对小鼠头骨的表面进行了数字扫描，然后使用数字扫描创建了一个人造透明头骨，其轮廓与原始头骨相同。在精确手术期间，用3D打印的透明颅骨装置替换小鼠头骨的顶部。该设备允许研究人员同时记录大脑活动，同时实时成像整个大脑。

该技术使研究人员能够以前所未有的时间分辨率首次看到全脑的变化。这种新设备使我们能够在最小的水平上观察特定神经元的大脑活动，同时随着时间的推移获得大部分大脑表面的图像。开发设备并证明其有效只是人类能够推动大脑研究的开始。

明尼苏达大学发布的视频展示了通过See-Shell看到的加速鼠标脑部扫描。 “小鼠大脑亮度的变化对应于神经活动的上升和下降。细微的闪光是整个大脑突然变得活跃的时期。”研究人员指出。使用这种装置的另一个好处是鼠标的身体没有拒绝植入物，这意味着研究人员能够在几个月内研究相同的小鼠大脑。这种大脑衰老研究需要数十年才能在人类身上进行研究。

“这些是我们在人类身上无法做到的研究，但它们对我们对大脑如何运作非常重要，因此我们可以为经历脑损伤或疾病的人提供治疗。”该研究的共同作者和明尼苏达大学教授和医学院神经科学系主任Timothy J. Ebner博士说。

该研究发表在Nature Communications上。