آخرین مطالب

میکروسکوپ سر به اعماق مغز موش می رسد


میکروسکوپ سر به اعماق مغز موش می رسد

محققان یک میکروسکوپ روی سر ساخته اند که از نور ساختاری برای حذف نور خارج از فوکوس با برش نوری استفاده می کند. این امکان تصویربرداری عمیق را فراهم می کند و در عین حال کنتراست تصویر را در بافت پراکنده افزایش می دهد. اعتبار: Omkar D. Supekar، دانشگاه کلرادو بولدر. امیلی گیبسون، پردیس پزشکی دانشگاه کلرادو Anschutz

محققان یک میکروسکوپ مینیاتوری ساخته اند که برای تصاویر سه بعدی با وضوح بالا در داخل مغز موش های زنده طراحی شده است. با تصویربرداری عمیق‌تر از مغز که قبلاً با میکروسکوپ‌های میدان وسیع مینیاتوری امکان‌پذیر بود، این میکروسکوپ سبک جدید می‌تواند به دانشمندان کمک کند تا نحوه عملکرد سلول‌ها و مدارهای مغز را بهتر درک کنند.

اومکار سوپکار (Omkar Supekar) از دانشگاه کلرادو بولدر، می گوید: «با توسعه بیشتر، میکروسکوپ ما قادر خواهد بود فعالیت عصبی را در طول زمان در حالی که یک حیوان در یک محیط طبیعی یا در حال انجام وظایف مختلف است، تصویر کند. ما نشان می دهیم که می توان از آن برای مطالعه سلول هایی که نقش مهمی در اختلالات عصبی مانند مولتیپل اسکلروزیس دارند، استفاده کرد.

در مجله Biomedical Optics Expressمحققان SIMscope3D جدید خود را توصیف می‌کنند که فلورسانس ساطع شده از بافت یا برچسب‌های فلورسنت را پس از قرار گرفتن نمونه در معرض طول موج‌های خاصی از نور تصویر می‌کند. دستگاه جدید اولین میکروسکوپ مینیاتوری است که از روشنایی ساختاری برای حذف نورهای خارج از فوکوس و پراکنده استفاده می کند که امکان تصویربرداری تا عمق 260 میکرون را روی بافت ثابت مغز با منبع نور LED فراهم می کند.

امیلی گیبسون، سرپرست تیم تحقیقاتی از پردیس پزشکی دانشگاه کلرادو آنشوتز، گفت: توسعه درمان‌های جدید برای اختلالات عصبی نیازمند درک مغز در سطح سلولی و مدار است. ابزارهای جدید تصویربرداری نوری – به ویژه آنهایی که می توانند از عمق بافت مغز تصویربرداری کنند، مانند میکروسکوپی که تیم ما توسعه داده است – برای دستیابی به این هدف مهم هستند.

عمیق تر دیدن

میکروسکوپ های سر نصب شده برای تصویربرداری از مغز جوندگان کوچک از طریق پنجره های شفافی که در جمجمه آنها کاشته شده است استفاده می شود. محققان قبلاً میکروسکوپ‌های فلورسانس گسترده روی سر ساخته بودند، اما نور پراکنده شده توسط بافت مانع از تصویربرداری در عمق مغز می‌شود. میکروسکوپ‌های مینیاتوری دو فوتونی می‌توانند با از بین بردن نور خارج از فوکوس در هر صفحه کانونی – فرآیندی که به عنوان برش نوری شناخته می‌شود – بر این اشکال غلبه کنند، اما معمولاً به لیزرهای پالسی گران قیمت و اجزای اسکن مکانیکی پیچیده نیاز دارند.







محققان از میکروسکوپ مینیاتوری برای تصویربرداری تا 260 میکرون از بافت ثابت مغز استفاده کردند. اعتبار: Omkar D. Supekar، دانشگاه کلرادو بولدر. امیلی گیبسون، پردیس پزشکی دانشگاه کلرادو Anschutz

برای طراحی میکروسکوپ جدید، اندرو سیاس، شان هانسن، گابریل مارتینز و امیلی گیبسون از گروه مهندسی زیستی در پردیس پزشکی دانشگاه کلرادو آنشوتز. داگلاس شپرد از گروه فیزیک دانشگاه ایالتی آریزونا؛ اومکار سوپکار و جولیت گوپینات از دپارتمان مهندسی برق، کامپیوتر و انرژی و ویکتور برایت از دپارتمان مهندسی مکانیک دانشگاه کلرادو بولدر با دانشمندان علوم اعصاب گراهام پیت، دیگو رسترپو و ایتان هیوز از دپارتمان سلول و رشد همکاری نزدیک داشتند. زیست شناسی و Xiaoyu Peng و Cristin Welle از گروه فیزیولوژی و بیوفیزیک در پردیس پزشکی دانشگاه کلرادو Anschutz برای بهینه سازی آن برای مطالعه مغز.

تصویربرداری حجمی با استفاده از فیبر تصویربرداری برای رساندن نور با الگوی فضایی به هدف میکروسکوپ مینیاتوری انجام می شود. این فرآیند همچنین نور خارج از فوکوس را حذف می‌کند و برش‌های نوری مشابه آنچه با رویکردهای دو فوتونی انجام می‌شود، اما بدون اجزای پیچیده یا لیزر گران‌قیمت را امکان‌پذیر می‌سازد.

این میکروسکوپ شامل یک لنز الکتروخیسان قابل تنظیم فشرده است که با تغییر عمق کانونی میکروسکوپ بدون نیاز به هیچ قسمت متحرک، امکان تجسم سه بعدی ساختارهای مغز را فراهم می کند. محققان همچنین یک دوربین CMOS را مستقیماً در میکروسکوپ ادغام کردند. این امکان تصویربرداری با وضوح جانبی بالا را فراهم می کند و در عین حال از مصنوعاتی که ممکن است در صورت عبور تصاویر از طریق بسته فیبر ایجاد شوند، جلوگیری می کند. با استفاده از یک منبع نور LED، میکروسکوپ جدید می تواند کنتراست واضحی را حتی در هنگام تصویربرداری عمیق از بافت بسیار پراکنده ایجاد کند.

گرفتن سلول های گلیال

محققان سیستم جدید خود را با تصویربرداری از الیگودندروسیت ها و میکروگلیاهای برچسب گذاری شده با پروتئین فلورسنت در موش هایی که بیدار بودند اما در دستگاهی قرار داده بودند که سرشان را ثابت نگه می داشت، نشان دادند. در افراد مبتلا به مولتیپل اسکلروزیس، الیگودندروسیت ها – که یک لایه عایق در اطراف آکسون ها تشکیل می دهند – از بین می روند. این امر باعث کاهش سرعت اتصالات در مغز می شود که منجر به اختلال در بینایی، مهارت های حرکتی و سایر مشکلات می شود.

سوپکار گفت: «ما از میکروسکوپ مینیاتوری خود برای ثبت یک سری زمانی از دینامیک سلول های گلیال در موش های بیدار در اعماق تا 120 میکرون در مغز استفاده کردیم. “دانشمندان به طور کامل نمی دانند که این سلول ها دقیقا چگونه کار می کنند یا فرآیندهای ترمیم آنها. میکروسکوپ ما امکان مطالعات طولانی مدت را برای بررسی چگونگی مهاجرت و ترمیم این سلول ها باز می کند.”

محققان اکنون در حال کار بر روی بهبود سرعت و وزن میکروسکوپ هستند. با ارتقای جزئی، میکروسکوپ قادر به تصویربرداری سریعتر از دینامیک، مانند فعالیت الکتریکی عصبی است، در حالی که ماوس وظایف مختلفی را انجام می دهد. محققان می گویند که چون میکروسکوپ به اجزای گران قیمت نیاز ندارد، می تواند به راحتی به یک سیستم تجاری برای استفاده در آزمایشگاه های علوم اعصاب تبدیل شود.


میکروسکوپ سر نصب شده امکان تصویربرداری طولانی مدت از مغز را در موش هایی که آزادانه حرکت می کنند را می دهد


اطلاعات بیشتر:
Omkar D. Supekar و همکاران، میکروسکوپ روشنایی ساختار یافته مینیاتوری برای تصویربرداری سه بعدی in vivo از ساختارهای مغز با برش نوری، Biomedical Optics Express (2022). DOI: 10.1364/BOE.449533

ارائه شده توسط The Optical Society

نقل قول: میکروسکوپ روی سر به عمق مغز موش می رسد (2022، 29 مارس) در 29 مارس 2022 از https://medicalxpress.com/news/2022-03-head-mounted-microscope-deeper-mouse-brains.html بازیابی شده است.

این برگه یا سند یا نوشته تحت پوشش قانون کپی رایت است. به غیر از هرگونه معامله منصفانه به منظور مطالعه یا تحقیق خصوصی، هیچ بخشی بدون اجازه کتبی قابل تکثیر نیست. محتوای مذکور فقط به هدف اطلاع رسانی ایجاد شده است.