Mózg składa się z miliardów komórek - neuronów, dzięki którym myślimy - oraz komórek gleju, które zapewniają neuronom właściwe warunki. Wszystkie te komórki tworzą sieci o trudnej do wyobrażenia liczbie połączeń i oddziałują na siebie wydzielając substancje chemiczne.

Odczyn pH w zdrowym mózgu pozostaje mniej więcej neutralny - wahania kwasowo-zasadowe muszą być stale kompensowane - naukowcy zaobserwowali związek zaburzeń pH z przewlekłymi zaburzeniami funkcjonowania mózgu, takimi jak choroby psychiczne, glejak czy drgawki. Badanie wahań pH mózgu i ich związku z sygnałami i funkcjami tego narządu zapewnia lepsze zrozumienie wpływu pH na sposób działania układu nerwowego i jego nieprawidłowego funkcjonowania w stanie chorobowym.

Naukowcy z Tohoku University opracowali pierwszą miniaturową sondę pH typu "wszystko w jednym" do badań w czasie rzeczywistym organizmów żywych. Hybrydowa-elektryczno-optyczna sonda pozwala prowadzić pomiary w głębi mózgu z wysoką rozdzielczością przestrzenną, czasową i chemiczną.

- Wykorzystaliśmy proces ciągnienia termicznego, zwykle stosowany w przemyśle telekomunikacyjnym - do wytwarzania włókien, które integrują wiele funkcji, takich jak światłowód, elektrody i kanały chemiczne - powiedział Yuanyuan Guo, adiunkt w Uniwersytecie Tohoku. Dzięki współpracy z profesorem Tatsuo Yoshinobu z Graduate School of Biomedical Engineering udało się opracować czujniki chemiczne komunikujące się za pomocą światłowodu.

Sonda została przetestowana pod kątem pomiarów in vivo dzięki profesorowi Hajime Mushiake z Graduate School of Medicine. Był w stanie wykryć niewielkie wahania pH w odpowiedzi na drgawki u szczurów.

- Kolejnym krokiem naszego zespołu będzie poprawienie rozdzielczości przestrzennej, czasowej i chemicznej do poziomu odpowiadającego skalom wewnętrznej dynamiki neuronalnej - dodał Guo. - Dokonany przez nas przełom technologiczny pogłębi podstawową wiedzę na temat chemii mózgu i jej korelacji z funkcjami tego narządu.

Paweł Wernicki, PAP