하이델베르크, 독일, 2021년 10월 4일 — EMBL(European Molecular Biology Laboratory)의 Prevedel 그룹이 개발한 방법을 통해 신경 과학자들은 뇌 깊숙이 있는 살아있는 뉴런 또는 불투명한 조직에 숨겨진 다른 세포를 관찰할 수 있습니다. 이 방법은 3광자 현미경과 적응 광학을 기반으로 합니다.

이 방법은 과학자들이 피질의 깊은 층에서 칼슘을 생성하는 성상교세포를 관찰하고 공간 기억과 탐색을 담당하는 뇌 영역인 해마의 다른 신경 세포를 시각화하는 능력을 향상시킵니다. 이 현상은 모든 살아있는 포유류의 뇌에서 정기적으로 발생합니다. Prevedel Group의 Lina Streich와 그녀의 공동 작업자는 이 기술을 사용하여 전례 없는 고해상도로 다재다능한 세포의 세부 사항을 캡처할 수 있었습니다.
살아있는 조직 내에서 빛을 집중시키기 위해 현미경에 사용되는 변형 가능한 거울. Isabel Romero Calvo, EMBL 제공.
살아있는 조직 내에서 빛을 집중시키기 위해 현미경에 사용되는 변형 가능한 거울. EMBL 팀은 적응 광학과 3광자 현미경을 결합하여 의료진이 해마 깊숙한 곳에서 영상을 찍을 수 있도록 지원했습니다. Isabel Romero Calvo, EMBL 제공.

신경 과학에서 뇌 조직은 일반적으로 관찰을 위해 슬라이스해야 하는 작은 모델 유기체 또는 생체 외 샘플에서 관찰됩니다. 둘 다 비생리학적 조건을 나타냅니다. 정상적인 뇌 세포 활동은 살아있는 동물에서만 발생합니다. 그러나 쥐의 뇌는 산란율이 높은 조직이라고 Robert Prevedel은 말했습니다. "이러한 두뇌에서 빛은 세포 구성 요소와 상호 작용하기 때문에 쉽게 초점을 맞출 수 없습니다."라고 그는 말했습니다. “이는 선명한 이미지를 생성할 수 있는 깊이를 제한하고 기존 기술로 뇌 깊숙이 있는 작은 구조에 초점을 맞추는 것을 매우 어렵게 만듭니다.

“기존의 형광 뇌 현미경 기술을 사용하면 매번 두 개의 광자가 형광 분자에 흡수되며 방사선으로 인한 흥분이 작은 부피에 국한되는 것을 확인할 수 있습니다. 그러나 광자가 더 멀리 이동할수록 산란으로 인해 손실될 가능성이 더 커집니다.”

이를 극복하는 한 가지 방법은 여기 광자의 파장을 적외선 쪽으로 증가시켜 형광단이 흡수하기에 충분한 복사 에너지를 보장하는 것입니다. 또한 2개 대신 3개의 광자를 사용하면 뇌 깊숙한 곳에서 보다 선명한 이미지를 얻을 수 있습니다. 그러나 또 다른 과제가 남아 있었습니다. 전체 이미지가 흐릿하지 않도록 광자의 초점을 맞추는 것입니다.