مشاهده درون مغز با میکروسکوپ فوق‌پیشرفته / عکس

جبران انحرافات نوری هنگام بررسی نمونه برای مصورسازی ساختارهای میکروسکوپی از عمق بافت‌های بیولوژیکی بسیار مهم است. با این حال، پراکندگی چندگانه قوی، توانایی تشخیص و ترمیم خطاهای ناشی از بافت را محدود می‌کند. بنابراین، برای به دست آوردن یک تصویر با وضوح بالا از عمق بافت، حذف امواج چندگانه پراکنده و افزایش نسبت امواج تک پراکنده ضروری است. در این مطالعه پروفسور "کیم مون سئوک"(KIM Moonseok) از دانشگاه کاتولیک کره و پروفسور"چوی میونگ وان"(CHOI Myunghwan) از دانشگاه ملی سئول نوع جدیدی از میکروسکوپ هولوگرافیک را توسعه دادند تا از طریق آن درون جمجمه را مشاهده کرده و از مغز تصویربرداری کنند.

میکروسکوپ جدید می‌تواند داخل جمجمه را مشاهده کند و قادر به تصویربرداری سه بعدی با وضوح بالا از شبکه عصبی مغز موش زنده بدون برداشتن جمجمه او بوده است.

در سال ۲۰۱۹، دانشمندان موسسه علوم پایه کره برای اولین بار میکروسکوپ هولوگرافیک با سرعت بالا را توسعه دادند که می‌تواند پراکندگی‌های متعدد را از بین ببرد. در عین حال، این میکروسکوپ همزمان دامنه و فاز نور را نیز اندازه‌گیری می‌کند. آنها با استفاده از میکروسکوپ توانستند شبکه عصبی ماهی زنده را بدون جراحی و برش مشاهده کنند. با این حال، ثبت یک تصویر از شبکه عصبی مغز موش دشوار بود، زیرا جمجمه موش ضخیم‌تر از جمجمه ماهی است.

در این مطالعه محققان قادر به تجزیه و تحلیل کمی چگونگی تعامل نور و ماده بودند که این امر به آنها اجازه داد میکروسکوپ قبلی خود را بیشتر توسعه دهند. محققان در این مطالعه اخیر توسعه موفقیت‌آمیز یک میکروسکوپ هولوگرافیک سه‌بعدی با قابلیت تفکیک زمانی فوق‌العاده را گزارش کرده‌اند که امکان مشاهده بافت‌ها را در عمقی بیشتر از همیشه فراهم می‌کند.

دانشمندان به طور خاص روشی را برای انتخاب ترجیحی امواج تک پراکنده با بهره‌گیری از این واقعیت که آنها شکل موج‌های بازتابی مشابهی حتی زمانی که نور از زوایای مختلف وارد می‌شود را دارند، توسعه دادند.

محققان برای کشف حالت تشدید که تداخل سازنده را بهینه می‌کند از یک الگوریتم پیچیده و عملیات عددی برای بررسی حالت ویژه یک محیط استفاده کردند. این به میکروسکوپ جدید اجازه داد تا سیگنال‌های ناخواسته را به طور انتخابی فیلتر کند. این امر امکان افزایش نسبت امواج تک پراکنده به امواج چندگانه را با چندین مرتبه بزرگی فراهم کرد.

سپس دانشمندان این فناوری را با مشاهده مغز موش آزمایش کردند. در این مطالعه میکروسکوپ جدید با موفقیت از شبکه عصبی مغز موش در زیر جمجمه با وضوح بالا تصویربرداری کرد. همه اینها در طول موج مرئی بدون بیرون آوردن جمجمه موش و بدون استفاده از نشانگر فلورسنت انجام شد.

۵۸۵۸