Des chercheurs autrichiens ont développé un modèle cérébral imprimé en 3D basé sur la structure des fibres cérébrales visible par imagerie par résonance magnétique. Il vous permet d'étudier le réseau neuronal complexe avec une précision sans précédent.
Dans une étape sans précédent pour les neurosciences et la technologie médicale, des chercheurs de l'Université de technologie de Vienne (TU Wien) et de l'Université de médecine de Vienne (MedUni Vienna) ont développé le premier « cerveau fantôme » imprimé en 3D au monde.
Ce modèle, qui simule la structure des fibres cérébrales, peut être visualisé à l'aide d'une variante spéciale de l'imagerie par résonance magnétique de diffusion (IRMd), qui représente une grande avancée dans la recherche sur les maladies neurodégénératives telles que la maladie d'Alzheimer, la maladie de Parkinson et la sclérose multiple.
L'imagerie par résonance magnétique (IRM) est une technique d'imagerie diagnostique largement utilisée pour examiner le cerveau sans recourir à des rayonnements ionisants. L'IRMd, notamment, permet de déterminer la direction des fibres nerveuses dans le cerveau.
Cependant, identifier correctement la direction de ces fibres aux points de croisement des faisceaux de fibres nerveuses est difficile en raison du chevauchement de fibres de directions différentes.
cerveau fantôme
Pour améliorer ce processus et tester les méthodes d’analyse et d’évaluation, ce « cerveau fantôme » a été développé à l’aide d’un processus d’impression 3D haute résolution.
Ce modèle ne ressemble pas visuellement à un vrai cerveau ; Il est beaucoup plus petit et a la forme d’un cube. À l’intérieur, il contient des microcanaux extrêmement fins et remplis d’eau, de la taille de nerfs crâniens individuels (neurones), avec un diamètre cinq fois plus fin qu’un cheveu humain.
L'équipe de recherche, dirigée par Michael Woletz (Centre de physique médicale et de bio-ingénierie médicale, MedUni Vienne) et Franziska Chalupa-Gantner (Groupe de recherche sur l'impression 3D et la biofabrication, TU Wien), a utilisé une méthode d'impression 3D non conventionnelle : la polymérisation à deux photons.
Cette méthode haute résolution est principalement utilisée pour imprimer des microstructures dans la gamme nanométrique et micrométrique, et non pour des structures tridimensionnelles dans la gamme millimétrique cube.
Rendu d'un design de support fantôme personnalisable. L'ensemble se compose d'un boîtier sphérique plus grand (rose) dans lequel une constellation de capsules plus petites peut être insérée en une seule couche (vert). La couche peut être facilement personnalisée pour faire varier le nombre et la position des capsules (rouge/bleu) et bien qu'une seule de ces couches soit affichée, d'autres peuvent être insérées selon les besoins. / . Technologies des matériaux avancés.
Outil biomédical
Le « cerveau fantôme » qui en résulte est un outil précieux pour la communauté scientifique, permettant de simuler et d’étudier le réseau complexe de cellules nerveuses du cerveau avec une précision sans précédent.
Les travaux de recherche ont été publiés dans la revue Advanced Materials Technologies et promettent d'être une ressource cruciale pour l'avancement des neurosciences et l'amélioration des techniques d'imagerie diagnostique.
« Nous pouvons régler le logiciel d'analyse de manière beaucoup plus précise et ainsi améliorer la qualité des données mesurées et reconstruire plus précisément l'architecture neuronale du cerveau », explique Woletz.
L’utilisation de l’impression 3D vous permet de créer des conceptions diverses et complexes pouvant être modifiées et personnalisées. Cela permet également de connaître précisément la conception des fantômes et de vérifier les résultats d’analyse.
Les fantômes développés peuvent à terme être utilisés pour améliorer l'IRMd, ce qui pourrait bénéficier à la planification des opérations et à la recherche sur les maladies neurodégénératives telles que la maladie d'Alzheimer, la maladie de Parkinson et la sclérose en plaques, selon les chercheurs.
Référence
Vers l'impression du cerveau : un fantôme de vérité microstructurelle pour l'IRM. Michael Woletz et coll. Technologies des matériaux avancés, 7 janvier 2024. DOI :https://doi.org/10.1002/admt.202300176
