HEIDELBERG, Tyskland, 4 oktober 2021 - En metod som utvecklats av Prevedel Group vid European Molecular Biology Laboratory (EMBL) gör det möjligt för neurovetenskapliga forskare att observera levande neuroner djupt inne i hjärnan - eller någon annan cell dold i en ogenomskinlig vävnad. Metoden är baserad på tre-fotonmikroskopi och adaptiv optik.

Metoden ökar forskarnas förmåga att observera astrocyter som genererar kalcium viftat i djupa skikt av cortex och att visualisera alla andra neurala celler i hippocampus, hjärnregionen som är ansvarig för rymdminne och navigering. Fenomenet sker regelbundet i hjärnan hos alla levande däggdjur. Lina Streich från Prevedel Group och hennes medarbetare kunde använda tekniken för att fånga de fina detaljerna i dessa mångsidiga celler med en aldrig tidigare skådad hög upplösning.
En deformerbar spegel som används i mikroskopi för att fokusera ljus i levande vävnader. Med tillstånd av Isabel Romero Calvo, EMBL.
En deformerbar spegel som används i mikroskopi för att fokusera ljus i levande vävnader. Ett EMBL-team kombinerade adaptiv optik och trefotonmikroskopi för att stödja medicinsk personals förmåga att ta bilder djupt i hippocampus. Med tillstånd av Isabel Romero Calvo, EMBL.

Inom neurovetenskap observeras vanligtvis hjärnvävnader i små modellorganismer eller i ex vivo -prover som måste skivas för att observeras - båda representerar icke -fysiologiska tillstånd. Normal hjärncellsaktivitet sker endast hos levande djur. Mushjärnan är dock en mycket spridd vävnad, säger Robert Prevedel. "I dessa hjärnor kan ljus inte fokuseras så lätt, eftersom det interagerar med de cellulära komponenterna," sa han. ”Detta begränsar hur djupt du kan skapa en skarp bild, och det gör det väldigt svårt att fokusera på små strukturer djupt inne i hjärnan med traditionella tekniker.

”Med traditionella fluorescens -hjärnmikroskopitekniker absorberas två fotoner av fluorescensmolekylen varje gång, och du kan se till att spänningen orsakad av strålningen begränsas till en liten volym. Men ju längre fotonerna reser, desto mer sannolikt går de förlorade på grund av spridning. ”

Ett sätt att övervinna detta är att öka våglängden för de spännande fotonerna mot det infraröda, vilket säkerställer tillräckligt med strålningsenergi för att absorberas av fluoroforen. Genom att använda tre fotoner istället för två möjliggörs skarpare bilder djupt inuti hjärnan. En annan utmaning kvarstod dock: se till att fotonerna är fokuserade, så att hela bilden inte blir suddig.