ابزار جدید برای تجسم لکوسیت ها در مغز

ابزار جدید برای تجسم لکوسیت ها در مغز

ابزار آنتی بادی فلورسنت، تجسم لکوسیت ها را در عروق مغز در طول میکروسکوپ اسکن لیزری دو فوتونی in vivo امکان پذیر می کند.

با مهندس شکوفه ساتری

 

تصویربرداری از ساختار میکروسکوپی مغز

یک پیشرفت منحصر به فرد که زیربنای تصویربرداری مدرن با وضوح بالا و توان عملیاتی بالا از ساختارهای مغزی برچسب‌گذاری شده در گونه‌های جانوری است، ایجاد پالت متنوعی از پروتئین‌های فلورسنت روشن و پایدار با نور است.4 این پروتئین‌ها به صورت ژنتیکی رمزگذاری شده‌اند، که امکان هدف‌گیری برچسب‌های فلورسنت را فراهم می‌کند. سلول های خاص، بخش های درون سلولی، و رویدادهای بیوشیمیایی (مانند رونویسی ژن). به موازات آن، پیشرفت روش‌های بیوشیمیایی جدید تطبیق شاخص بافت، بر اساس پروتکل CLARITY اصلی، امکان جمع‌آوری حجمی نمونه‌هایی به ضخامت کل مغز موش را فراهم کرده است. در سمت تصویربرداری، میکروسکوپ ورقه نوری6 به عنوان روشی انتخابی برای بدست آوردن نمونه های پاک شده مغز با توان عملیاتی بالا ظاهر شده است. حالت "روشن" و "خاموش" برچسب های فلورسنت. 8،9 میکروسکوپ انبساط 10 یک راه حل جایگزین برای غلبه بر حد پراش با گسترش فیزیکی نمونه ارائه می دهد. میکروسکوپ انبساط را می توان برای مشاهده ساختارهای کوچک، مانند وزیکول های سیناپسی، بدون نیاز به ابزار دقیق با وضوح فوق العاده استفاده کرد، اما، برخلاف روش های فوق وضوح "کلاسیک"، با تصویربرداری زنده سازگار نیست.

تصویربرداری بدون برچسب، مکمل برچسب‌گذاری فلورسنت، بر ویژگی‌های ذاتی بافت مغز متکی است. تصویربرداری ساختاری بدون برچسب با وضوح بالا برای بافت مغز انسان، جایی که بیان پروتئین‌های فلورسنت به دلایل اخلاق عصبی کاربرد ندارد، اهمیت خاصی دارد. تکنیک‌های تصویربرداری بدون برچسب، پدیده‌های نوری برهم‌کنش نور با بافت زنده و ثابت مغز از جمله فلورسانس خودکار، بازتاب، انکسار دوگانه (پلاریزاسیون و وابستگی جهت ضریب شکست) را تحت تأثیر قرار می‌دهند که باعث تأخیر و تغییر در پلاریزاسیون و پراکندگی نور می‌شود.

ابزارهای نوروفوتونیک

ابزارهای نوروفوتونیک برای اندازه گیری ها وخلاصه

نوروفوتونیک در سال 2014 همزمان با راه اندازی ابتکار BRAIN با تمرکز بر توسعه فناوری هایی برای پیشرفت علوم اعصاب راه اندازی شد. در هفت سال گذشته، دستور کار نوروفوتونیک به خوبی با این تمرکز بر روی فناوری‌های عصبی که شامل روش‌ها و ابزارهای نوری جدید قابل استفاده برای مطالعات مغز است، هماهنگ بوده است. در حالی که BRAIN Initiative 2.0 به سمت کاربردهای این ابزارهای جدید در تلاش برای درک مغز می چرخد، در این مقاله مجموعه ابزار گسترده و متنوعی از روش های جدید را برای کشف عملکرد مغز که از ابتکار BRAIN و مقیاس بزرگ مربوط به آن پدید آمده است را بررسی می کنیم. تلاش برای اندازه گیری و دستکاری ساختار و عملکرد مغز. در اینجا، ما بر ابزارهای نوروفوتونیک که بیشتر برای مطالعات حیوانی قابل استفاده هستند تمرکز می کنیم. یک مقاله همراه، که قرار است اواخر امسال منتشر شود، روش‌های تصویربرداری نوری پراکنده قابل استفاده در مطالعات غیرتهاجمی انسانی را پوشش می‌دهد. برای هر حوزه، ما آخرین وضعیت فعلی فناوری‌های مربوطه را ترسیم می‌کنیم، حوزه‌هایی را که به نوآوری نیاز است شناسایی می‌کنیم و چشم‌اندازی برای مسیرهای آینده ارائه می‌کنیم. دستکاری میکروسکوپی: گزارش وضعیت

نوروفوتونیک گزارش وضعیت گسترده ای را در مورد ابزارهای علوم مغز منتشر می کند

"ابزارهای نوروفوتونیک برای اندازه گیری و دستکاری میکروسکوپی" اولین گزارش از دو گزارش وضعیت میدانی است که امسال توسط نوروفوتونیک منتشر شده است.

همراه با دومین گزارش وضعیت تکمیلی که اواخر امسال پیش‌بینی می‌شود، «ابزارهای نوروفوتونیک برای اندازه‌گیری‌ها و دستکاری‌های میکروسکوپی» دارای «جدیدترین و بهترین» فناوری‌های اپتیک و فوتونیک هستند که برای علوم اعصاب هدف قرار گرفته‌اند. این جفت گزارش وضعیت گزارشی از دستاوردهای مهم اخیر ابتکار مغز و پروژه های علوم اعصاب در مقیاس بزرگ مرتبط در سراسر جهان را ارائه می دهد. برای کارشناسان، این نشریات یک نمای کلی گسترده و فراگیر از عرصه نوروفوتونیک متنوع ارائه می دهند. برای دانش‌آموزان، این منبع آموزشی ارزشمند و بی‌نظیر ممکن است در سال‌های آینده روی شغل آنها تأثیر بگذارد.

در حالی که این گزارش اول بر ابزارهایی متمرکز است که عمدتاً برای مطالعات حیوانی قابل استفاده هستند - شامل مقیاس فضایی از نانو کاوشگرهای مولکولی تا تصویربرداری در مقیاس میانی از ستون‌های قشر مغز و نواحی مغز - گزارش دوم بر روش‌های تصویربرداری نوری پراکنده قابل استفاده در مطالعات غیرتهاجمی انسانی متمرکز است.

بین آنها، این دو نشریه مستقل Neurophotonics طیف گسترده‌ای از ابزارها را معرفی می‌کنند، اصول زیربنایی عملیات را توصیف می‌کنند، وضعیت فعلی تحقیقات در هر حوزه را خلاصه می‌کنند، محدودیت‌های فعلی را تامل می‌کنند و به پنج سال آینده توسعه بیشتر نگاه می‌کنند. بهبود، و راه هایی برای غلبه بر موانع به ظاهر اساسی.

آنا دوور، سردبیر Neurophotonics می‌گوید: «این گزارش‌های حماسی نه تنها شتاب اخیر پیشرفت علمی در عرصه نوروفوتونیک را نشان می‌دهند که واقعاً قابل توجه بوده است، بلکه همچنین استعداد استثنایی دانشمندانی را که این پیشرفت را هدایت می‌کنند، نشان می‌دهد. "اگر در کار ساخت ابزاری برای علوم اعصاب نیستید، فقط به تصاویر نفس گیر روی جلد نگاه کنید. چه کسی نمی خواهد بخشی از این تلاش پیشگامانه باشد؟ گزارش ها را بخوانید، الهام بگیرید، به جنبش بپیوندید!"

نوروفوتونیک یک مجله با دسترسی آزاد است که توسط SPIE، انجمن بین المللی اپتیک و فوتونیک منتشر شده و از طریق کتابخانه دیجیتال SPIE در دسترس است. این مجله پیشرفت‌های فناوری نوری را پوشش می‌دهد که برای مطالعه مغز و تأثیر آن بر کاربردهای علوم اعصاب پایه و بالینی قابل استفاده است.

نوروفوتونیک، جراحی اعصاب و اپتوژنتیک

نوروفوتونیک، جراحی اعصاب و اپتوژنتیک. در این جلسه موضوعاتی مانند نوروفوتونیک بالینی و ترجمه، تصویربرداری و سنجش عصبی و اپتوژنتیک و دستکاری نوری ارائه می شود.

نوآوری های فوتونیک برای علوم زیستی

نوآوری های فوتونیک برای علوم زیستی

این کمیته فرعی به دنبال ارسال های اصلی مربوط به تقاطع علوم زیستی و رویکردهای نوری است که نوآوری سیستم های بیولوژیکی، گزارش شده، دستکاری شده و اندازه گیری شده است. موضوعات مثال شامل موارد زیر است:

تکنیک های میکروسکوپ: فوق العاده رزولوشن، چند فوتون، زمان حل شده، محاسباتی، اپتیک های سازگار، تصویربرداری چند منظوره، عملکردی، in-vivo، تعاملات زمان واقعی با خبرنگاران نوری

بیوفوتونیک: میکرو اندوسکوپ ها و میکروسکوپ های کوچک، منابع لیزر نوآورانه برای تصویربرداری بیولوژیکی و سنجش، الیاف نوری تخصصی، optogenetics، دستکاری نوری، نوروفوتونیک، تصویربرداری نوری و دستگاه های سنجش نوری قابل پوشیدنی یا ایمپلنت

بیوفوتونیک کوانتومی: پیشرفت های اخیر در درک و اعمال اثرات کوانتومی برای مطالعه سیستم های بیولوژیکی و فرآیندهای، و اخیرا روش های فوتونیک را براساس خواص کوانتومی و تعاملات ایجاد شده است که می تواند منجر به کاربرد های عمده زیست پزشکی شود

طیف سنجی: فتوشیمی، PhotoBiology، دینامیک حالت هیجان انگیز، تجزیه و تحلیل طیفی، unmixing، رامان، رامان، رامان افزایش یافته، پراکندگی رومان منسجم، طیف سنجی عکس

روش های محاسباتی: بازسازی تصویر، پردازش تصویر، یادگیری عمیق و یادگیری ماشین، تکنیک های سنجش پیشرفته در بافت های جدا شده، میکروسکوپ فراتر از بازسازی تصویربرداری: روش ها برای ضبط اطلاعات کدگذاری شده در فضا و زمان، تکنیک های هولوگرافی

Optofluidics و Biosensors: Microfluidics، Lab-on-a-chip، یکپارچه سازی فوتونیک برای تشخیص و سنجش، جریان سیاتومتری، سیستم های Velocimetry و PIV

خبرنگاران نوری: توسعه فلوروپور آلی، رنگ ها و نشانگرها، مواد معدنی برای سنجش فوتونی، رویکردهای پراکندگی نور، رنگ های سنجش ولتاژ

کاربردهای زیست پزشکی

کاربردهای  زیست پزشکی

این کمیته فرعی به دنبال ارسال های اصلی است که برجسته پیشرفت های اخیر و روند در توسعه فن آوری های پیشرو و پیشرفت های علمی در فوتونیک ها برای برنامه های کاربردی در پزشکی و بهداشت و درمان است. علاوه بر نوشته های موسسات علمی و تحقیقاتی، ما همچنین مشارکت جهانی قوی را از صنعت، راه اندازی و آزمایشگاه های دولتی تشویق می کنیم. موضوعات نمونه ها و مناطق، اما نه محدود به موارد زیر هستند:

فن آوری های تصویربرداری و سنجش زیست پزشکی: پیشرفت در لیزر و منابع نور ناسازگار، سیستم های نوری، دستگاه ها، پردازش سیگنال، عوامل تصویربرداری

تصویربرداری برای تحقیقات پیش از مولکولی: پیشرفت در تصویربرداری ساختاری، مولکولی و عملکردی سلول ها، بافت ها، اندام ها و غیره با دامنه تکنیک های پیشرفته تصویربرداری میکروسکوپیک نوری (غیر خطی، چند منظوره، فتوکشن، فلورسانس، طیف سنجی)

فن آوری های بالینی و سیستم ها: سیستم های تصویربرداری انسجام نوری و تکنیک ها (OCT)، آندوسکوپی نوری، تصویربرداری چشم، برنامه های کاربردی مبتنی بر فوتونیک جدیدتر و دستگاه های پزشکی در مراقبت های بهداشتی

تشخیص: نوآوری ها در طراحی سیستم، تکنیک های تصویربرداری چند منظوره و تکنیک های سنجش، تشخیص نقطه مراقبت، سنسورهای فوق العاده جمع و جور یا پوشیدنی، استفاده از الگوریتم های پیشرفته مانند یادگیری ماشین، AI برای دستگاه های فوتونیک، آزمایش های بالینی فن آوری های بیوفوتونیک

درمان های مبتنی بر فوتونیک: کاربرد های جراحی یا درمانی لیزر، فتوبیتولوژی و تعاملات بافت لیزر، درمان های لیزر Ultrashort، مواد چند منظوره، سیستم های تحویل جدید، سیستم های in-vitro / in-vivo، روش های کنترل اپتیکی، جراحی رباتیک و تصویری

فن آوری های بیوفوتونیک های جدید: نانو بیوگرافی فوتونیک، نوروفوتونیک، آزمایشگاه آزمایشگاه بر روی یک تراشه یا تکنیک های تنظیم منابع کم، ابزار پزشکی و دستگاه ها

گروه آموزشی مهندس شکوفه ساتری

نوروفوتونیک و طیف سنجی زیست پزشکی

مباحث اپتیک در مغز

بخش 2: مباحث اپتیک در مغز

14. تصویربرداری نوری بیماری آلزایمر در اختلال عروقی

15. همودینامیک توسط NIR در مغز، و نمای کلی خلاصه میدان

16. سد خونی در موش با استفاده از دو فوتون و اولتراسوند

17. مروری بر تحریک عصبی مادون قرمز

18. 2 تحریک فوتون در مغز

19. بررسی اجمالی طیف سنجی همبستگی NIR در مغز

20. مروری بر توموگرافی منسجم نوری در درخت نورون

21. تحریک IR در اعصاب نخاعی

22. کانال های Ca+2 در مغز توسط مولتی فوتون ها

23. Ca2+ در مغز توسط مولتی فوتون جریان می یابد

24. نمای کلی نشانگرهای Ca2+ توسط 2PEF

25. کنترل بیوسیستم ها با استفاده از اپتوژنتیک

26. نقشه برداری مدار اپتوژنتیک با گیره پچ سلول کامل سنتی برای تعیین اتصال سیناپسی بین نورون های شناسایی شده در مدل های موش بیماری روانی

27. پروتئین های ویژه پروتئین های فلورسنت قرمز RFP در کاوش مغز

28. فعالیت عصبی OCT

29. میکروسکوپ پراکنده رامان تحریک شده در تحقیقات مغز

30. تصویربرداری از سیستم کوپلینگ عصبی عروقی با توموگرافی نوری لامینار و میکروسکوپ دو فوتونی ابرطیفی

31. تصویربرداری چند فوتونی در علوم اعصاب