A koponyán keresztül lát az agyba egy új fejlesztésű holográfiás mikroszkóp

Koreai kutatók azt állítják, hogy olyan új típusú holografikus mikroszkópot fejlesztettek ki, amely képes átlátni az ép, érintetlen koponyán, és ennek segítségével már sikerült is képet alkotni az élő egerek agyában található ideghálózatról nagy felbontásban, 3D-ben, a koponya eltávolítása nélkül. Viszonyításképpen, az egérkoponya nagyjából olyan vastag és átlátszó, mint az emberi köröm.

Ahhoz, hogy egy élő szervezet belső jellemzőit fény segítségével lehessen vizsgálni, egyfelől elegendő fényenergiát kell juttatni a mintába, másrészt pedig pontosan meg kell mérni a célszövetről visszavert jelet. Ezt a folyamatot nehezíti, hogy az élő szövetekben többszörös szórási hatások lépnek fel, amikor a fény a sejteket éri. A nagy felbontású mélyszöveti kép készítéséhez ezért fontos a többszörösen szórt hullámok eltávolítása és az egyszeresen szórt hullámok arányának növelése.

A dél-koreai Alapvető Tudományok Intézetének (IBS) kutatói 2019-ben fejlesztették ki először azt a nagy sebességű, időfelbontású holografikus mikroszkópot, amely képes a többszörös szóródás kiküszöbölésére, valamint a fény amplitúdójának és fázisának egyidejű mérésére. Ezzel elsőként sikerült élő halak ideghálózatát megfigyelni invazív beavatkozás nélkül, de a vastagabb koponyájú egereknél ez az eszköz még nem volt bevethető.

A kutatóknak azonban sikerült kvantitatív módon elemezniük a fény és az anyag közötti kölcsönhatást, ami lehetővé tette, hogy továbbfejlesszék az eszközüket, így most egy szupermélységű háromdimenziós, időfelbontású holografikus mikroszkóp sikeres fejlesztéséről számoltak be, ami lehetővé teszi a szövetek minden eddiginél nagyobb mélységben történő megfigyelését.

Az új módszerrel működő eszköz lehetővé teszi, hogy a korábbiaknál több mint 80-szor több fényenergiát koncentráljon az idegrostokra, miközben szelektíven eltávolítja a felesleges jeleket. Ezzel a technikával sikerült nagy felbontású képet készíteni egy egér agyának koponya alatti ideghálózatáról – mindezt a látható fény hullámhosszán, a koponya eltávolítása vagy fluoreszcens jelölési procedúra nélkül.

A kutatók szerint eredményeik nagyban hozzájárulnak az orvosbiológiai kutatások fejlődéséhez, ideértve az idegtudományokat és a precíziós méréstechnika iparágát is, a jövőben pedig még pontosabb és mélyebb mérésekre alkalmas holografikus mikroszkópok készülhetnek.