Мікроскоп нового типу дозволяє бачити мозок крізь непошкоджений череп

Неінвазивні мікроскопічні методи, такі як оптична когерентна та двофотонна мікроскопія, зазвичай

використовуються для візуалізації живих тканин in vivo. Коли світло проходить через біологічні тканини, генеруються два типи світла: балістичні та багаторазово розсіяні фотони.

Балістичні фотони проходять прямо черезоб'єкт, без відхилення. Вони використовуються для відновлення зображення об'єкта. У свою чергу, багаторазово розсіяні фотони генеруються за допомогою випадкових відхилень при проходженні світла через матеріал. У підсумку вони проявляються як зернистий шум на зображенні. У міру того як світло поширюється все далі, різниця між розсіяними і балістичними фотонами все зростає, тим самим приховуючи інформацію про зображення.

У кісткових тканин безліч складних внутрішніхструктур. Вони викликають сильне багатократне розсіяння світла і складні оптичні аберації. Коли необхідно отримати оптичне зображення мозку миші через непошкоджений череп, тонкі структури нервової системи важко візуалізувати. Заважає зернистий шум і інші спотворення зображення. Це серйозна перешкода в нейробиологических дослідженнях, де миші часто використовуються в якості модельного об'єкта. Через таких обмежень в методах візуалізації череп мишей необхідно видалити або истончить, щоб досліджувати нейронні мережі тканин мозку під ним.

Група дослідників під керівництвом професораЧои Воншіка з Центру молекулярної спектроскопії і динаміки Інституту фундаментальних наук (IBS) в Сеулі, Південна Корея, зробила великий прорив в оптичної візуалізації глибоких тканин. Вони розробили новий оптичний мікроскоп, який може отримувати зображення через непошкоджений череп миші. У результаті вченим доступна мікроскопічна карта нейронних мереж в тканинах мозку без втрати просторового дозволу.

Схема мікроскопа з відбивною матрицею, розробленого дослідниками Центру молекулярної спектроскопії та динаміки IBS. Надано: IBS

Новий мікроскоп з матрицею, що відбиває, і поєднуєу собі можливості як апаратного забезпечення, і обчислювальної адаптивної оптики (AO). Ця технологія спочатку розроблялася для наземної астрономії, щоб коригувати оптичні аберації. Звичайний конфокальний мікроскоп вимірює сигнал відображення лише у фокусній точці освітлення та відкидає все нефокусне світло.

Новий мікроскоп з матрицею, що відбиваєреєструє всі розсіяні фотони у положеннях, відмінних від фокусної точки. Потім розсіяні фотони коригуються за допомогою обчислень з використанням нового алгоритму CLASS (замкнене накопичення одноразового розсіювання. Цей алгоритм АТ використовує все розсіяне світло для вибіркового вилучення балістичного світла та виправлення оптичних аберацій. 

У мікроскопа з відбивною матрицею євелика перевага в тому, що його можна безпосередньо комбінувати зі звичайним двофотонним мікроскопом, який вже широко використовується в галузі наук про життя.

Наш мікроскоп дозволяє досліджувати тонкі внутрішні структури глибоко в живих тканинах. Це дуже допоможе в ранній діагностиці захворювань і прискорить дослідження в області нейробіології.

Професор-дослідник Юн Сокчан

Читати також

Льодовик «Судного дня» виявився небезпечніше, ніж думали вчені. розповідаємо головне

Знайдено передбачуване царство зниклих хеттів. Що виявили археологи?

Відкрито фермент, що обертає назад старіння клітин