HEIDELBERG, Tyskland, 4. oktober 2021 - En metode udviklet af Prevedel Group ved European Molecular Biology Laboratory (EMBL) gør det muligt for neurovidenskabsfolk at observere levende neuroner dybt inde i hjernen - eller enhver anden celle gemt i et uigennemsigtigt væv. Metoden er baseret på tre-fotonmikroskopi og adaptiv optik.

Metoden øger forskernes evne til at observere astrocytter, der danner calcium, der vinkes i dybe lag af cortex, og til at visualisere andre neurale celler i hippocampus, hjernens område, der er ansvarlig for rumlig hukommelse og navigation. Fænomenet finder sted regelmæssigt i hjernen hos alle levende pattedyr. Lina Streich fra Prevedel Group og hendes samarbejdspartnere var i stand til at bruge teknikken til at fange de fine detaljer i disse alsidige celler i en hidtil uset høj opløsning.
Et deformerbart spejl, der bruges i mikroskopi til at fokusere lys i levende væv. Hilsen af ​​Isabel Romero Calvo, EMBL.
Et deformerbart spejl, der bruges i mikroskopi til at fokusere lys i levende væv. Et EMBL-team kombinerede adaptiv optik og tre-fotonmikroskopi for at understøtte medicinsk personales evne til at tage billeder dybt i hippocampus. Hilsen af ​​Isabel Romero Calvo, EMBL.

I neurovidenskab observeres sædvanligvis hjernevæv i små modelorganismer eller i ex vivo -prøver, der skal skæres i skiver for at blive observeret - som begge repræsenterer ikke -fysiologiske tilstande. Normal hjernecelleaktivitet finder kun sted hos levende dyr. Mushjernen er imidlertid et meget spredt væv, sagde Robert Prevedel. "I disse hjerner kan lys ikke fokuseres særlig let, fordi det interagerer med de cellulære komponenter," sagde han. “Dette begrænser, hvor dybt du kan generere et skarpt billede, og det gør det meget svært at fokusere på små strukturer dybt inde i hjernen med traditionelle teknikker.

”Med traditionelle fluorescens -hjernemikroskopiteknikker absorberes to fotoner hver gang af fluorescensmolekylet, og du kan sikre dig, at spændingen forårsaget af strålingen er begrænset til et lille volumen. Men jo længere fotoner bevæger sig, jo mere sandsynligt er de, at de går tabt på grund af spredning. ”

En måde at overvinde dette på er at øge bølgelængden af ​​de spændende fotoner mod infrarød, hvilket sikrer nok strålingsenergi til at blive absorberet af fluoroforen. Derudover muliggør brug af tre fotoner i stedet for to skarpere billeder dybt inde i hjernen. En anden udfordring forblev imidlertid: at sikre, at fotonerne er fokuserede, så hele billedet ikke er sløret.