شیرجه ای عمیق در مغز

علوم اعصاب

شیرجه ای عمیق در مغز

محققان دانشگاه ETH زوریخ و دانشگاه زوریخ یک تکنیک میکروسکوپی جدید ایجاد کرده اند که مغز را با تصاویر با وضوح بالا روشن می کند. این به دانشمندان مغز و اعصاب اجازه می دهد تا عملکردها و بیماری های مغز را از نزدیک و بدون تهاجم مطالعه کنند.

نحوه عملکرد مغز انسان تا حد زیادی موضوع بحث برانگیز است. یکی از دلایل آن ، توانایی محدود ما در مطالعه فرآیندهای عصبی در سطح تک سلولها و مویرگها در سراسر مغز زنده بدون استفاده از روشهای جراحی بسیار تهاجمی است. این محدودیت اکنون در آستانه تغییر است. محققان به سرپرستی دانیل رازانسکی ، پروفسور تصویربرداری پزشکی در ETH زوریخ و دانشگاه زوریخ ، یک تکنیک میکروسکوپ فلورسانس ایجاد کرده اند که تصاویر با وضوح بالا از میکروسکوپ را بدون نیاز به بازکردن جمجمه یا پوست سر تسهیل می کند. این تکنیک "تصویرسازی محلی سازی نوری منتشر" یا به طور خلاصه DOLI نامگذاری شده است. برای رازانسکی ، این ما را به دستیابی به یک هدف دیرینه در علوم اعصاب نزدیک می کند: "تجسم فرآیندهای بیولوژیکی در اعماق مغز سالم برای درک عملکردهای شناختی و بیماریهای عصبی مانند آلزایمر و پارکینسون بسیار مهم است."

محققان یافته های خود را در مجله Optica منتشر کردند.

برای اولین بار ، ما توانستیم ریز عروق و گردش خون در اعماق مغز موش را به طور کاملاً غیرتهاجمی تجسم کنیم.

دانیل رزازنسکی

یک ماده کنتراست فلورسنت قرار است هنگامی که در جریان خون تزریق شود و با نور طول موج خاص تابیده شود ، درخشان شود. میکروسکوپ فلورسانس از این اثر برای تجسم فرآیندهای بیولوژیکی در سطح سلولی و مولکولی استفاده می کند. تا کنون ، محققانی که از این روش بر روی انسان یا حیوانات استفاده می کردند با این مشکل روبرو شده اند که بافت زنده پراکنده و جذب کننده نور زیاد است ، در نتیجه تصاویر تار شده و ناتوانی در تعیین محل دقیق عامل فلورسنت در داخل مغز وجود دارد.

با معرفی چندین تکنیک جدید ، Razansky و تیمش در حال حاضر موفق شده اند این روش را به میزان قابل توجهی بهبود بخشند. "ما از یک منطقه طیفی خاص برای تصویربرداری استفاده کردیم ، به اصطلاح دومین پنجره مادون قرمز نزدیک. این به ما این امکان را می دهد که پراکندگی ، جذب و فلورسانس ذاتی بافتهای زنده را تا حد زیادی کاهش دهیم. " محدوده مادون قرمز انتخاب شده

محققان ابتدا تکنیک جدید را با استفاده از مدلهای بافت مصنوعی که ویژگیهای بافت مغز را شبیه سازی می کنند ، آزمایش کردند و نشان دادند که می توان تصاویر میکروسکوپی را در چهار برابر عمق نفوذ روشهای میکروسکوپی فلورسانس معمولی به دست آورد. سپس رزانسکی و تیمش میکرو قطره هایی را به موش های زنده تزریق کردند که نقاط کوانتومی فلورسنت را به عنوان عامل کنتراست محصور کرده بودند. آنها سپس با استفاده از تکنیک جدید توانستند این قطرات را به صورت جداگانه در مغز زنده قرار دهند. رازانسکی می گوید: "برای اولین بار ، ما توانستیم ریز عروق و گردش خون را در اعماق مغز موش به طور کامل به صورت غیر تهاجمی تجسم کنیم." علاوه بر این ، محققان ETH زوریخ و دانشگاه زوریخ مشاهده کردند که اندازه ریز قطرات تصویربرداری شده بستگی به میزان عمق آنها در مغز دارد. این باعث می شود که تکنیک DOLI قادر به تصویربرداری سه بعدی باشد.

در مقایسه با سایر تکنیک های تصویربرداری بیولوژیکی ، مانند تصویربرداری اپتوآکوستیک ، که توسط راازانسکی نیز توسعه یافته است ، تکنیک DOLI از تنوع زیاد و ماهیت پیچیده روشهای تصویربرداری فلورسانس استفاده می کند. شما اساساً به یک دوربین نسبتاً ساده و مقرون به صرفه بدون لیزرهای پالس یا اپتیک های پیچیده نیاز دارید. این باعث انتشار در آزمایشگاه ها می شود. "Razansky توضیح می دهد.

اختلالات عصبی اعم از صرع ، سکته مغزی تا انواع مختلف زوال عقل ، بیش از یک میلیارد نفر را در سراسر جهان تحت تاثیر قرار می دهد. بنابراین ، درک بهتر علل بیولوژیکی بیماریهای عصبی و سایر بیماریهای مغزی و شناسایی آنها در مراحل اولیه بسیار مهم است. به گفته راازانسکی ، میکروسکوپ فلورسانس بهبود یافته بر اساس روش DOLI مبنای خوبی برای این امر ارائه می دهد: "ما فرض می کنیم که این تکنیک همچنین به بینش های جدیدی در مورد عملکرد مغز منجر می شود و در دراز مدت توسعه گزینه های درمانی جدید را تسهیل می کند." اما تا آن زمان ، او و تیمش به احتمال زیاد باید مدتی دیگر مغز موش ها را زیر نظر داشته باشند.