دانشمندان در حال اختراع نوع جدیدی از میکروسکوپ هستند که از طریق جمجمه سالم می تواند آن را ببیند


طرح میکروسکوپ انعکاس دهنده ماتریس ، که توسط محققان مرکز تحقیقات طیف سنجی مولکولی و دینامیک IBS تهیه شده است. این سیستم از اسکن کانفوکال و تداخل سنج Mach-Zehnder ، مشابه میکروسکوپ انسجام نوری استفاده می کند. با این حال ، به جای تشخیص کانونی ، تصاویر تداخلی از امواج منعکس شده از نمونه با استفاده از دوربین اندازه گیری می شود. علاوه بر این ، یک تعدیل کننده نور فضایی (SLM) برای اصلاح فیزیکی اعوجاج جبهه موج معرفی شده است. (BS: جدا کننده پرتو ، GMx / سال: آینه گالوو ، DG: گریتینگ پراش ، sDM: آینه دو رنگی طیفی ، OL: لنز لنز) اعتبار: IBS

از روشهای میکروسکوپی غیرتهاجمی مانند میکروسکوپ انسجام نوری و میکروسکوپ دو فوتونی معمولاً برای تصویربرداری داخل بدن از بافتهای زنده استفاده می شود. وقتی نور از میان مواد کدر مانند بافت های بیولوژیکی عبور می کند ، دو نوع نور تولید می شود: فوتون های بالستیک و فوتون های مکرر پراکنده. فوتون های بالستیک بدون هیچگونه انحرافی مستقیماً از طریق جسم عبور می کنند و بنابراین برای بازگرداندن تصویر جسم استفاده می شوند. از طرف دیگر ، فوتون های مکرر پراکنده با عبور نور از ماده و به عنوان یک نویز متلاشی شده در تصویر بازسازی شده ، با انحرافات تصادفی تولید می شوند. با انتشار نور در فواصل روزافزون ، نسبت بین فوتون های مکرر پراکنده و بالستیک به طرز چشمگیری افزایش می یابد ، بنابراین اطلاعات تصویر را پنهان می کند. علاوه بر نویز تولید شده توسط نور پراکنده مکرر ، انحراف نوری نور بالستیک همچنین منجر به کاهش کنتراست و تاری تصویر در طی فرایند بازیابی تصویر می شود.

به طور خاص ، بافت استخوان دارای ساختارهای پیچیده داخلی متعددی است که باعث پراکندگی شدید نور چندگانه و انحرافات نوری پیچیده می شود. در مورد تصویربرداری نوری از مغز موش از طریق جمجمه دست نخورده ، به دلیل سر و صدای لکه بینی زیاد و اعوجاج تصویر ، تجسم ساختارهای خوب سیستم عصبی دشوار است. این در تحقیقات علوم اعصاب ، جایی که موش به عنوان مدل ارگانیسم به طور گسترده ای استفاده می شود ، مسئله ساز است. با توجه به محدودیت های تکنیک های تصویربرداری در حال حاضر ، جمجمه باید برداشته یا نازک شود تا از طریق میکروسکوپی شبکه های عصبی بافت زیرین مغز بررسی شود.

بنابراین ، راه حل های دیگری برای دستیابی به تصویربرداری عمیق تر از بافت های زنده ارائه شده است. به عنوان مثال ، از میکروسکوپ تری فوتون در سالهای اخیر برای تصویربرداری از سلولهای عصبی در زیر جمجمه موش با موفقیت استفاده شده است. با این حال ، میکروسکوپ تری فوتون با سرعت تکرار پایین لیزر محدود می شود زیرا از یک پنجره تحریک در محدوده مادون قرمز استفاده می کند ، که می تواند به بافت زنده در هنگام تصویربرداری داخل بدن آسیب برساند. همچنین دارای برانگیختگی بیش از حد است ، به این معنی که عکاسی عکس از روش دو فوتونی گسترده تر است.

دانشمندان در حال اختراع نوع جدیدی از میکروسکوپ هستند که از طریق جمجمه سالم می تواند آن را ببیند

(الف) وضوح هدف زیمنس تحت یک محیط کاملاً نابجا به عنوان نمونه آزمایشی برای تصویربرداری استفاده شد. (ب) تصویر عادی برای میکروسکوپ انسجام نوری قبل از اصلاح انحراف. ج) تصحیح انحراف تصحیح به دست آمده از میکروسکوپ ماتریس منعکس کننده. اعتبار: IBS

اخیراً ، یک تیم تحقیقاتی به سرپرستی پروفسور چوی وونشیک از مرکز طیف سنجی مولکولی و پویایی در انستیتوی علوم پایه (IBS) در سئول ، کره جنوبی ، پیشرفت بزرگی در تصویربرداری نوری بافت عمیق ایجاد کرده است. آنها میکروسکوپ نوری جدیدی را ایجاد کردند که می تواند از طریق جمجمه موش دست نخورده تصویربرداری کرده و یک نقشه میکروسکوپی از شبکه های عصبی در بافت مغز بدون از دست دادن تفکیک فضایی بدست آورد.

این میکروسکوپ جدید “میکروسکوپ ماتریس بازتابنده” نامیده می شود و ترکیبی از نیروهای سخت افزاری و نوری تطبیقی ​​محاسباتی (AO) است ، فناوری که در اصل برای نجوم زمینی برای اصلاح انحرافات نوری ساخته شده است. در حالی که میکروسکوپ کانفوکال متداول سیگنال بازتاب را فقط در نقطه کانونی نور اندازه گیری می کند و نور کاملاً متمرکز از خود ساطع می کند ، میکروسکوپ ماتریس بازتابنده تمام فوتونهای پراکنده را در موقعیتهای غیر از نقطه کانونی ثبت می کند. فوتون های پراکنده سپس با استفاده از یک الگوریتم جدید AO به نام حلقه بسته تک پراکندگی (CLASS) ، که تیم در سال 2017 توسعه داده است ، محاسبه می شوند. انحراف در مقایسه با اکثر سیستم های معمولی میکروسکوپ AO ، که به بازتابنده های نقطه روشن یا اجسام فلورسنت به عنوان ستاره های پیشرو نیاز دارند ، مشابه استفاده از AO در نجوم ، میکروسکوپ ماتریس بازتابنده بدون هیچ برچسب فلورسنت و بدون توجه به ساختارهای هدف عمل می کند. علاوه بر این ، تعداد حالت های انحراف قابل تنظیم بیش از 10 برابر بیشتر از سیستم های AO معمولی است.

میکروسکوپ منعکس کننده ماتریس یک مزیت بزرگ دارد ، زیرا می توان آن را مستقیماً با میکروسکوپ معمولی دو فوتونی که قبلاً به طور گسترده در زمینه علوم زندگی استفاده می شود ، ترکیب کرد. برای از بین بردن انحراف بدست آمده از پرتو تحریک میکروسکوپ دو فوتونی ، تیم تحقیقاتی نوری تطبیقی ​​سخت افزاری را در میکروسکوپ ماتریس بازتابنده مستقر کردند تا انحراف جمجمه موش را خنثی کنند. آنها با ساخت تصاویر فلورسنت دو فوتونی از ستون فقرات دندریتیک یک نورون پشت جمجمه موش ، با وضوح مکانی نزدیک به حد پراش ، توانایی های میکروسکوپ جدید را نشان دادند. به طور معمول ، یک میکروسکوپ معمولی دو فوتونی بدون برداشتن کامل بافت مغز از جمجمه نمی تواند ساختار ظریف ستون فقرات دندریتیک را برطرف کند. این یک موفقیت فوق العاده مهم است ، زیرا گروه کره جنوبی اولین تصویر از شبکه های عصبی با وضوح بالا را از طریق جمجمه سالم موش نشان داده است. این بدان معنی است که اکنون می توان مغز موش را در بومی ترین حالت ها بررسی کرد.

دانشمندان در حال اختراع نوع جدیدی از میکروسکوپ هستند که از طریق جمجمه سالم می تواند آن را ببیند
[Figure 3-1] تصویر بازتابی بدون برچسب از آکسونهای میلین شده در مغز موش از طریق جمجمه (های) سالم دست جمجمه و نمونه مغز مورد عکس برداری قرار می گیرد. (ب) تصویر انعکاسی با میکروسکوپ انسجام نوری معمولی اندازه گیری می شود. ضخامت جمجمه در حدود 100 میکرومتر بود. ج) تصویری با وضوح بالا و بدون انحراف که با میکروسکوپ ماتریس بازتابنده بدست می آید. (د) نقشه های فاز انحراف موج موج برای مناطق کوچک تصویر کوچک که توسط یک الگوریتم جدید تصحیح انحراف کشف شده است.[Figure 3-2] نمایش تصحیح انحراف در تصویربرداری فلورسنت دو فوتونی از طریق جمجمه سالم موش. (الف) و (ب) تصاویر فلورسنت دو فوتونی از دندریت های عصبی که در دو عمق مختلف به دست می آیند. (ج) و (د) تصاویر پس از اصلاح فیزیکی انحرافات توسط SLM. ضخامت جمجمه سالم حدود 85 میکرومتر بود. اعتبار: IBS

استاد تحقیق یون سئوچان و دانشجوی تحصیلات تکمیلی لی هوجون که این تحقیق را انجام داده است ، گفتند: “با اصلاح اعوجاج جبهه موج ، ما می توانیم انرژی نور را بر روی مکان مورد نظر در بافت زنده متمرکز کنیم … میکروسکوپ ما به ما امکان می دهد ساختارهای داخلی عمیق را عمیقا بررسی کنیم. در بافتهای زنده که به هیچ وجه دیگر قابل حل نیستند. این به ما کمک می کند تا در تشخیص اولیه بیماری و تحقیقات عصبی را تسریع کنیم. “

محققان خط تحقیق بعدی خود را تنظیم کردند تا فاکتور شکل میکروسکوپ را به حداقل برسانند و سرعت تصویربرداری آن را افزایش دهند. هدف تولید میکروسکوپ ماتریس انعکاسی بدون برچسب با تصاویر با عمق بالا برای استفاده در کلینیک ها است.

معاون مدیر Choi Wonshik گفت: “میکروسکوپ ماتریس بازتابنده یک فناوری نسل بعدی است که از محدودیت های میکروسکوپ نوری معمولی فراتر می رود. این به ما امکان می دهد درک خود را از انتشار نور از طریق رسانه های پراکندگی گسترش دهیم و دامنه کاربردهای نوری را گسترش دهیم. میکروسکوپ می تواند بررسی کند. ”


تصویربرداری عمیق از مغز در وضوح سیناپسی با آندومیکروسکوپ 2 فوتونی اپتیک تطبیقی


اطلاعات بیشتر:
Seokchan Yoon و همکاران ، میکروسکوپ انعکاس ماتریس اسکن لیزری برای تصاویر بدون انحراف جمجمه موش سالم ، ارتباطات طبیعت (2020) DOI: 10.1038 / s41467-020-19550-x

تهیه شده توسط م Instituteسسه علوم پایه

نقل قول: دانشمندان نوع جدیدی از میکروسکوپ را اختراع می کنند که می تواند از طریق جمجمه سالم (2020 ، 2 دسامبر) ببیند ، استخراج شده در 2 دسامبر سال 2020 از https://phys.org/news/2020-12-scientists-microscope-intact -skull.html

این برگه یا سند یا نوشته تحت پوشش قانون کپی رایت است. به جز هر معامله عادلانه ای به منظور معاینه خصوصی یا تحقیق ، هیچ بخشی بدون اجازه کتبی قابل تولید نیست. این محتوا فقط برای اطلاع رسانی ارائه شده است.




منبع: moshaverh-news.ir

دیدگاهتان را بنویسید

Comment
Name*
Mail*
Website*