Imaging a fibre ottiche per l’Alzheimer

Una nuova tecnica basata su fibre ottiche ha permesso di ottenere immagini a livello subcellulare degli strati profondi del cervello, individuando le situazioni metaboliche indice dell’Alzheimer.

Il morbo di Alzheimer, la forma più comune di demenza senile, è un termine generale che si riferisce alla perdita di memoria e di altre abilità intellettuali talmente grave da interferire con la vita quotidiana. La ricerca scientifica è costantemente impegnata per trovare una cura, ma anche per individuare metodi di analisi per valutarne l’insorgenza e la gravità. Proprio in questo ambito interviene un supporto rivoluzionario reso possibile dalle fibre ottiche. Il riferimento è a un sistema basato su una fibra ottica multimodale ultrasottile che, dai primi risultati sperimentali, sembra poter consentire, in modo minimamente invasivo, studi sui tessuti profondi del cervello nei pazienti che mostrano gli effetti del morbo di Alzheimer e di altri disturbi cerebrali, gettando le basi di una nuova forma di imaging cerebrale in vivo per il monitoraggio dell’attività neuronale nel tempo di chi
soffre di disturbi neurologici.

Il metodo olandese

In termini fisici, la fibra ottica si adatta facilmente a un ago per agopuntura, ed è ben noto che questi aghi possono essere inseriti in qualsiasi parte del corpo senza quasi provocare sensazioni di dolore, e una volta in situ può essere usata per per catturare in tempo reale immagini dei tessuti del cervello. Questo nuovo tipo di analisi è stato ideato dagli scienziati olandesi della Vrije Universiteit Amsterdam, che in queste prime fasi sono impegnati a vincere una sfida particolarmente impegnativa: aumentare in modo consistente la risoluzione dell’immagine a livello subcellulare, stante un’inevitabile perdita di informazioni a causa del fenomeno noto come “light scrambling”, dovuto al rimescolamento dei diversi modi di propagazione della luce in una fibra multimodale. Al riguardo hanno individuato una tecnica denominata Speckle-Based Compressive Imaging (SBCI), derivata dal più generale speckle imaging, metodo usato in astronomia in cui, in sintesi, si analizza un gran numero di brevi esposizioni poi elaborate in diversi modi, per esempio sovrapponendole tra loro. In questo caso specifico, la tecnica SBCI altera la posizione di ingresso nella fibra del raggio laser per riprodurre pattern di macchie casuali multipli e non correlati all’uscita della fibra, con un algoritmo che poi ricostruisce l’immagine in base a un prestabilito modello e alle informazioni raccolte. Tra l’altro, si è verificato che questo “imaging compressivo” riduce la quantità di misure dei pixel necessarie per ricostruire un’immagine di qualità simile o migliore rispetto a quella ottenuta tramite imaging raster standard con endoscopi e microscopi convenzionali.