Un nouveau nanocapteur optique permettant une mesure et une cartographie spatio-temporelle plus précises du cerveau montre également la voie à suivre pour la conception de futurs capteurs multimodaux et d'une gamme d'applications plus large, disent les chercheurs dans un article publié dans le numéro actuel de Neurophotonique . La revue est éditée par SPIE, la société internationale d'optique et de photonique.

L'activité neuronale entraîne la libération de potassium ionisé dans l'espace extracellulaire. Dans des conditions physiologiques et pathologiques actives, des niveaux élevés de potassium doivent être rapidement régulés pour permettre une activité ultérieure. Cela implique la diffusion du potassium à travers l'espace extracellulaire ainsi que la recapture par les neurones et les astrocytes.

La mesure des niveaux de potassium libérés pendant l'activité neuronale a impliqué des microélectrodes sensibles au potassium, et à ce jour n'a fourni qu'une mesure en un seul point et une résolution spatiale indéfinie dans l'espace extracellulaire.

Avec une conception de nanocapteur sensible au potassium ionisé basée sur l'imagerie par fluorescence, une équipe de recherche de l'Université de Lausanne a su surmonter des défis tels que la sensibilité aux petits mouvements ou la dérive et la diffusion des colorants au sein de la région étudiée, améliorer la précision et permettre l'accès à des zones du cerveau auparavant inaccessibles.

L'œuvre de Joel Wellbourne-Wood, Thérèse Rimmele, et Jean-Yves Chatton est rapporté dans "Imaging extracellular potassium dynamics in brain tissue using a potassium-sensitive nanosensor". L'article est disponible gratuitement en téléchargement.

"Il s'agit d'une percée technologique qui promet d'apporter un nouvel éclairage, au propre comme au figuré, sur la compréhension de l'homéostasie cérébrale, " mentionné Neurophotonique rédacteur en chef adjoint George Augustine, de l'Université Duke. « Non seulement elle est beaucoup moins invasive que les méthodes précédentes, mais cela ajoute une dimension spatiale cruciale aux études sur le rôle des ions potassium dans la fonction cérébrale."

Ce nanocapteur sensible au potassium est susceptible d'aider les futures recherches sur les mécanismes chimiques et leurs interactions au sein du cerveau, notent les auteurs. L'imagerie spatio-temporelle créée par les données collectées permettra également d'étudier l'existence possible de micro-domaines potassiques autour des neurones activés et l'étendue spatiale de ces domaines. L'étude confirme la praticité du nanocapteur pour l'imagerie dans l'espace extracellulaire, et met également en évidence la gamme d'extensions et d'applications possibles de la stratégie des nanocapteurs.