HEIDELBERG, Jerman, 4 Oktober 2021 — Sebuah metode yang dikembangkan oleh Prevedel Group di European Molecular Biology Laboratory (EMBL) memungkinkan ahli saraf untuk mengamati neuron hidup jauh di dalam otak — atau sel lain yang tersembunyi di dalam jaringan buram. Metode ini didasarkan pada mikroskop tiga foton dan optik adaptif.

Metode ini meningkatkan kemampuan para ilmuwan untuk mengamati astrosit yang menghasilkan kalsium yang melambai di lapisan dalam korteks, dan untuk memvisualisasikan sel saraf lainnya di hippocampus, wilayah otak yang bertanggung jawab untuk memori spasial dan navigasi. Fenomena ini terjadi secara teratur di otak semua mamalia hidup. Lina Streich dari Prevedel Group dan kolaboratornya dapat menggunakan teknik ini untuk menangkap detail halus dari sel serbaguna ini pada resolusi tinggi yang belum pernah ada sebelumnya.
Cermin yang dapat dideformasi digunakan dalam mikroskop untuk memfokuskan cahaya di dalam jaringan hidup. Atas perkenan Isabel Romero Calvo, EMBL.
Cermin yang dapat dideformasi digunakan dalam mikroskop untuk memfokuskan cahaya di dalam jaringan hidup. Tim EMBL menggabungkan optik adaptif dan mikroskop tiga foton untuk mendukung kemampuan tenaga medis untuk mencitra jauh di dalam hipokampus. Atas perkenan Isabel Romero Calvo, EMBL.

Dalam ilmu saraf, jaringan otak biasanya diamati pada organisme model kecil atau sampel ex vivo yang perlu diiris untuk diamati — keduanya mewakili kondisi nonfisiologis. Aktivitas sel otak normal hanya terjadi pada hewan hidup. Otak tikus, bagaimanapun, adalah jaringan yang sangat tersebar, kata Robert Prevedel. “Di otak ini, cahaya tidak dapat difokuskan dengan sangat mudah, karena berinteraksi dengan komponen seluler,” katanya. “Ini membatasi seberapa dalam Anda dapat menghasilkan gambar yang tajam, dan membuatnya sangat sulit untuk fokus pada struktur kecil jauh di dalam otak dengan teknik tradisional.

“Dengan teknik mikroskopi otak fluoresensi tradisional, dua foton diserap oleh molekul fluoresensi setiap kali, dan Anda dapat memastikan bahwa kegembiraan yang disebabkan oleh radiasi terbatas pada volume kecil. Tetapi semakin jauh perjalanan foton, semakin besar kemungkinan mereka hilang karena hamburan.”

Salah satu cara untuk mengatasi hal ini adalah dengan meningkatkan panjang gelombang foton eksitasi ke arah inframerah, yang menjamin energi radiasi yang cukup untuk diserap oleh fluorofor. Selain itu, menggunakan tiga foton alih-alih dua memungkinkan gambar yang lebih tajam diperoleh jauh di dalam otak. Namun, tantangan lain tetap ada: memastikan bahwa foton terfokus, sehingga seluruh gambar tidak buram.