HEIDELBERG, Γερμανία, 4 Οκτωβρίου 2021 - Μια μέθοδος που αναπτύχθηκε από την ομάδα Prevedel στο Ευρωπαϊκό Εργαστήριο Μοριακής Βιολογίας (EMBL) επιτρέπει στους νευροεπιστήμονες να παρατηρούν ζωντανούς νευρώνες βαθιά μέσα στον εγκέφαλο - ή οποιοδήποτε άλλο κύτταρο κρυμμένο μέσα σε έναν αδιαφανή ιστό. Η μέθοδος βασίζεται σε μικροσκόπηση τριών φωτονίων και προσαρμοστική οπτική.

Η μέθοδος αυξάνει την ικανότητα των επιστημόνων να παρατηρούν αστροκύτταρα που παράγουν ασβέστιο να κυματίζονται σε βαθιά στρώματα του φλοιού και να απεικονίζουν τυχόν άλλα νευρικά κύτταρα στον ιππόκαμπο, την περιοχή του εγκεφάλου που είναι υπεύθυνη για τη χωρική μνήμη και πλοήγηση. Το φαινόμενο λαμβάνει χώρα τακτικά στον εγκέφαλο όλων των ζωντανών θηλαστικών. Η Lina Streich από την ομάδα Prevedel και οι συνεργάτες της μπόρεσαν να χρησιμοποιήσουν την τεχνική για να καταγράψουν τις λεπτές λεπτομέρειες αυτών των ευέλικτων κυψελών σε πρωτοφανή υψηλή ανάλυση.
Ένας παραμορφώσιμος καθρέφτης που χρησιμοποιείται στη μικροσκόπηση για να εστιάσει το φως στους ζωντανούς ιστούς. Ευγενική προσφορά της Isabel Romero Calvo, EMBL.
Ένας παραμορφώσιμος καθρέφτης που χρησιμοποιείται στη μικροσκόπηση για να εστιάσει το φως στους ζωντανούς ιστούς. Μια ομάδα EMBL συνδύασε προσαρμοστική οπτική και μικροσκόπιο τριών φωτονίων για να υποστηρίξει την ικανότητα του ιατρικού προσωπικού να απεικονίζει βαθιά στον ιππόκαμπο. Ευγενική προσφορά της Isabel Romero Calvo, EMBL.

Στις νευροεπιστήμες, οι ιστοί του εγκεφάλου παρατηρούνται συνήθως σε μικρά μοντέλα οργανισμών ή in vivo δείγματα που πρέπει να τεμαχιστούν για να παρατηρηθούν - και τα δύο αντιπροσωπεύουν μη φυσιολογικές καταστάσεις. Η φυσιολογική δραστηριότητα των κυττάρων του εγκεφάλου λαμβάνει χώρα μόνο σε ζωντανά ζώα. Ο εγκέφαλος του ποντικιού, ωστόσο, είναι ένας πολύ σκεδασμένος ιστός, είπε ο Robert Prevedel. «Σε αυτούς τους εγκεφάλους, το φως δεν μπορεί να επικεντρωθεί πολύ εύκολα, επειδή αλληλεπιδρά με τα κυτταρικά συστατικά», είπε. «Αυτό περιορίζει το πόσο βαθιά μπορείτε να δημιουργήσετε μια καθαρή εικόνα και καθιστά πολύ δύσκολο να εστιάσετε σε μικρές δομές βαθιά μέσα στον εγκέφαλο με παραδοσιακές τεχνικές.

«Με τις παραδοσιακές τεχνικές μικροσκοπίας φθορισμού του εγκεφάλου, δύο φωτόνια απορροφώνται από το μόριο φθορισμού κάθε φορά και μπορείτε να βεβαιωθείτε ότι ο ενθουσιασμός που προκαλείται από την ακτινοβολία περιορίζεται σε έναν μικρό όγκο. Όμως όσο πιο μακριά ταξιδεύουν τα φωτόνια, τόσο πιο πιθανό είναι να χαθούν λόγω σκέδασης ».

Ένας τρόπος για να ξεπεραστεί αυτό είναι να αυξηθεί το μήκος κύματος των συναρπαστικών φωτονίων προς το υπέρυθρο, το οποίο εξασφαλίζει αρκετή ενέργεια ακτινοβολίας για να απορροφηθεί από το φθοροφόρο. Επιπλέον, η χρήση τριών φωτονίων αντί για δύο επιτρέπει τη λήψη ευκρινέστερων εικόνων βαθιά μέσα στον εγκέφαλο. Μια άλλη πρόκληση παρέμεινε, ωστόσο: βεβαιωθείτε ότι τα φωτόνια είναι εστιασμένα, έτσι ώστε ολόκληρη η εικόνα να μην είναι θολή.