HEIDELBERG, Alemanha, 4 de outubro de 2021 - Um método desenvolvido pelo Grupo Prevedel no Laboratório Europeu de Biologia Molecular (EMBL) permite que os neurocientistas observem neurônios vivos nas profundezas do cérebro - ou qualquer outra célula escondida em um tecido opaco. O método é baseado em microscopia de três fótons e óptica adaptativa.

O método aumenta a capacidade dos cientistas de observar astrócitos gerando cálcio ondulado em camadas profundas do córtex, e de visualizar quaisquer outras células neurais no hipocampo, região do cérebro responsável pela memória espacial e navegação. O fenômeno ocorre regularmente no cérebro de todos os mamíferos vivos. Lina Streich do Grupo Prevedel e seus colaboradores puderam usar a técnica para capturar os detalhes dessas células versáteis em alta resolução sem precedentes.
Um espelho deformável usado em microscopia para focalizar a luz em tecidos vivos. Cortesia de Isabel Romero Calvo, EMBL.
Um espelho deformável usado em microscopia para focalizar a luz em tecidos vivos. Uma equipe do EMBL combinou óptica adaptativa e microscopia de três fótons para apoiar a capacidade da equipe médica de obter imagens no fundo do hipocampo. Cortesia de Isabel Romero Calvo, EMBL.

Em neurociências, os tecidos cerebrais são geralmente observados em pequenos organismos modelo ou em amostras ex vivo que precisam ser cortadas para serem observadas - ambos os quais representam condições não fisiológicas. A atividade normal das células cerebrais ocorre apenas em animais vivos. O cérebro do rato, no entanto, é um tecido altamente espalhado, disse Robert Prevedel. “Nesses cérebros, a luz não pode ser focada com muita facilidade, porque interage com os componentes celulares”, disse ele. “Isso limita a profundidade com que você pode gerar uma imagem nítida e torna muito difícil focar em pequenas estruturas dentro do cérebro com as técnicas tradicionais.

“Com as técnicas tradicionais de microscopia de fluorescência do cérebro, dois fótons são absorvidos pela molécula de fluorescência a cada vez, e você pode ter certeza de que a excitação causada pela radiação fica confinada a um pequeno volume. Mas quanto mais longe os fótons viajam, maior a probabilidade de se perderem devido ao espalhamento. ”

Uma maneira de superar isso é aumentar o comprimento de onda dos fótons excitantes em direção ao infravermelho, o que garante energia de radiação suficiente para ser absorvida pelo fluoróforo. Além disso, o uso de três fótons em vez de dois permite que imagens mais nítidas sejam obtidas nas profundezas do cérebro. No entanto, outro desafio permaneceu: certificar-se de que os fótons estejam focados, para que a imagem inteira não fique desfocada.