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，可以实时观察整个大脑表面的活动。该设备可以进行基础大脑研究，为脑部疾病，如脑震荡，阿尔茨海默氏症和帕金森病提供新的见解。
该研究发表在Nature Communications上。研究人员还计划将该设备商业化，他们称之为See-Shell。“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。这将为我们提供有关人类大脑如何工作的新信息，” Suhasa Kodandaramaiah，博士，该研究的合着者和明尼苏达大学Benjamin Mayhugh科学与工程学院机械工程助理教授。“这项技术使我们能够在刺激大脑某些部位的同时，以前所未有的控制和精确度观察大部分皮质。”
在过去，大多数科学家都研究过大脑的一些区域，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。
他们使用See-Shell设备进行的首次研究之一是检查大脑某一部分的轻度脑震荡如何影响大脑的其他部分，因为它在结构和功能上进行了重组。Kodandaramaiah说，小鼠的大脑在许多方面与人类大脑非常相似，这种装置为类似的研究小鼠的大门打开了大门，这些小鼠正在研究影响人类的退行性脑部疾病，如阿尔茨海默氏症或帕金森病。
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球变化。在使用该装置产生的视频中，小鼠大脑的亮度变化对应于神经活动的打蜡和减弱。微妙的闪烁是整个大脑突然变得活跃的时期。研究人员仍在试图了解这种全球协调活动的原因及其对行为的意义。
“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，”Timothy J. Ebner博士说。 D.，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。
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。
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。几个月内对小鼠的研究使研究人员能够以一种需要数十年时间才能在人体内进行研究的方式来研究大脑衰老。
Kodandaramaiah说：“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大图。”“开发设备并证明其有效只是我们能够推动大脑研究的开始。”
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