HEIDELBERG, Tyskland, 4. oktober 2021 - En metode utviklet av Prevedel Group ved European Molecular Biology Laboratory (EMBL) lar nevrovitere observere levende nevroner dypt inne i hjernen - eller en hvilken som helst annen celle som er skjult i et ugjennomsiktig vev. Metoden er basert på tre-foton-mikroskopi og adaptiv optikk.

Metoden øker forskernes evne til å observere astrocytter som genererer kalsium som er vinket i dype lag i cortex, og til å visualisere andre nevrale celler i hippocampus, regionen i hjernen som er ansvarlig for romlig minne og navigasjon. Fenomenet finner sted regelmessig i hjernen til alle levende pattedyr. Lina Streich fra Prevedel Group og hennes samarbeidspartnere var i stand til å bruke teknikken for å fange de fine detaljene til disse allsidige cellene med en enestående høy oppløsning.
Et deformerbart speil som brukes i mikroskopi for å fokusere lys i levende vev. Hilsen av Isabel Romero Calvo, EMBL.
Et deformerbart speil som brukes i mikroskopi for å fokusere lys i levende vev. Et EMBL-team kombinerte adaptiv optikk og trefotonmikroskopi for å støtte medisinsk personells evne til å ta bilder langt nede i hippocampus. Hilsen av Isabel Romero Calvo, EMBL.

I nevrovitenskap blir hjernevev vanligvis observert i små modellorganismer eller i ex vivo -prøver som må skjæres for å bli observert - som begge representerer ikke -fysiologiske forhold. Normal hjernecelleaktivitet foregår bare hos levende dyr. Mushjernen er imidlertid et sterkt spredt vev, sa Robert Prevedel. "I disse hjernene kan lys ikke fokuseres veldig lett, fordi det samhandler med de cellulære komponentene," sa han. "Dette begrenser hvor dypt du kan generere et skarpt bilde, og det gjør det veldig vanskelig å fokusere på små strukturer dypt inne i hjernen med tradisjonelle teknikker.

"Med tradisjonelle fluorescens -hjernemikroskopiteknikker absorberes to fotoner av fluorescensmolekylet hver gang, og du kan sørge for at spenningen forårsaket av strålingen er begrenset til et lite volum. Men jo lenger fotonene beveger seg, desto mer sannsynlig er det at de går tapt på grunn av spredning. ”

En måte å overvinne dette på er å øke bølgelengden til de spennende fotonene mot infrarød, noe som sikrer nok strålingsenergi til å bli absorbert av fluoroforen. Ved å bruke tre fotoner i stedet for to, kan du få skarpere bilder dypt inne i hjernen. En annen utfordring gjensto imidlertid: å sørge for at fotonene er fokusert, slik at ikke hele bildet blir uskarpt.