Peradangan kronis otak terkait dengan berbagai penyakit otak degeneratif yang semakin umum, seperti Alzheimer dan Parkinson. Bukti menunjukkan bahwa peradangan saraf berkontribusi pada perkembangan dan memburuknya penyakit tersebut.
Namun, alat diagnostik saat ini yang digunakan untuk memantau peradangan otak, positron emission tomography (PET), melibatkan radiasi pengion, yang dapat meningkatkan risiko pasien terkena kanker. Dosis radiasi yang diberikan juga membuatnya tidak praktis untuk melakukan studi penelitian longitudinal atau pengujian ulang selama perawatan. Dengan demikian, ada kebutuhan untuk mengembangkan modalitas pencitraan yang efisien yang tidak akan memperburuk kondisi pasien dengan peradangan saraf.
Para peneliti dari Alicante, Spanyol, telah mengembangkan metode non-invasif untuk memvisualisasikan peradangan otak menggunakan difusi-tertimbang magnetic resonance imaging (DW-MRI). Tim yang dipimpin oleh Silvia De Santis dan Kanal Santiago dari Institut Ilmu Saraf, pusat bersama Dewan Riset Superior Spanyol (CSIC) dan Universitas Miguel Hernández (UMH), merancang serangkaian urutan akuisisi data MR dan model matematika untuk mendeteksi perubahan dalam aktivasi dua jenis sel otak yang terkait dengan peradangan saraf: astrosit dan mikroglia.
DW-MRI memungkinkan pengumpulan gambar dari struktur mikro di dalam otak dengan resolusi tinggi dengan memanfaatkan gerakan acak molekul air di dalam jaringan otak. Sebagian besar penelitian sebelumnya yang menggunakan DW-MRI berfokus pada materi putih dan akson otak, tetapi untuk menyelidiki peradangan kronis, para peneliti tertarik untuk mencitrakan materi abu-abu otak.
Untuk fokus pada astrosit dan mikroglia yang sangat penting, mereka harus mengadaptasi dan merancang rangkaian DW-MRI tingkat lanjut, untuk digunakan dalam kombinasi dengan model matematika berdasarkan pengetahuan biologis dari jaringan fungsional di dalam otak.
Para ilmuwan menguji model mereka pada tikus, menggunakan teknik yang mapan untuk menginduksi peradangan (pemberian lipopolisakarida), yang pertama mengaktifkan mikroglia, diikuti oleh respon tertunda dari sel astrosit, memungkinkan penyelidikan independen dari dua jenis sel. Pemindaian MRI menunjukkan spesifisitas untuk aktivasi mikroglial dan astrosit di materi abu-abu in vivo.
Kedua, para peneliti menggunakan metode tersebut pada partisipan manusia dalam eksperimen pembuktian konsep, memindai enam sukarelawan sehat dalam lima kesempatan. Mereka menemukan bahwa pola kepadatan sel mikroglial berkorelasi signifikan dengan parameter MRI fraksi batang. Hasil menyoroti kemampuan model untuk mendeteksi biomarker glial dan reproduktifitas dikonfirmasi antara sesi pemindaian.
Alat pemetaan lesi membuat tanda-tanda awal demensia lebih mudah dikenali
Para peneliti berharap bahwa pekerjaan mereka akan memungkinkan karakterisasi yang lebih baik dari struktur mikro jaringan otak selama peradangan, dengan resolusi yang lebih tinggi dan kemungkinan studi longitudinal tanpa dosis radiasi pengion. Mereka percaya bahwa ini dapat mengubah diagnosis dan pemantauan pengobatan dari banyak penyakit yang terkait dengan respons glial inflamasi.
Penelitian ini dipublikasikan di Kemajuan ilmu pengetahuan.
