آخرین مطالب

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


تصویر مغز

اعتبار: CC0 دامنه عمومی

محققان اولین میکروسکوپ فتوآکوستیک قابل جدا شدن روی سر را برای تصویربرداری از فعالیت مغز در موش هایی که آزادانه در حال حرکت هستند ساخته اند. از آنجایی که دستگاه را می‌توان پس از تصویربرداری برداشت، مطالعات طولانی‌مدتی را امکان‌پذیر می‌کند که می‌تواند بینش‌های جدید مهمی را در مورد بیماری‌های عصبی و سایر اختلالات عصبی آشکار کند.

لی ژی، سرپرست تیم تحقیقاتی از دانشگاه علوم و فناوری جنوبی در چین، گفت: صرع، بیماری آلزایمر و بیماری پارکینسون همگی می توانند جفت عصبی عروقی را به طور جدی مختل کنند – ارتباط بین فعالیت عصبی و تغییرات بعدی در جریان خون مغزی. کاوشگر جدید ما برای مطالعه کوپلینگ عصبی- عروقی ایده آل است زیرا پتانسیل این را دارد که پویایی شبکه های عصبی و عروقی را به طور همزمان ثبت کند.

کاوشگر میکروسکوپ جدید تنها 1.8 گرم وزن دارد و بر اساس میکروسکوپ فوتوآکوستیک با وضوح نوری (ORPAM) ساخته شده است که می‌تواند پویایی آناتومیکی و عملکردی مغز را بدون نیاز به استفاده از برچسب‌ها یا برچسب‌های فلورسنت ثبت کند. در مجله Optica Publishing Group نامه های اپتیک، شی و همکارانش توضیح می دهند که چگونه طراحی کاوشگر جدید را بهینه کردند تا آن را به اندازه کافی برای استفاده در موش هایی که آزادانه حرکت می کنند سبک کنند.

شی می‌گوید: «میکروسکوپ‌های روی سر که از تصویربرداری چند فوتونی یا فلورسانس استفاده می‌کنند، عمدتاً فعالیت‌های تک نورون‌ها را ضبط می‌کنند. پروب ORPAM ما می‌تواند شبکه عروقی مغز و همودینامیک بخش‌های بزرگی از قشر مغز را با وضوح در سطح مویرگی بدون نیاز به هیچ برچسبی ثبت کند.

کوچک کردن میکروسکوپ

کار جدید بر روی یک کاوشگر ORPAM پوشیدنی ساخته شده است که محققان قبلاً برای موش‌ها در حال حرکت آزاد ساخته بودند. اگرچه عملکرد خوبی داشت، اما باید به طور دائم روی موش ثابت می شد و برای حمل آن توسط موش ها بسیار بزرگ و سنگین بود، که مدل های حیوانی ارجح برای بسیاری از مطالعات مغزی هستند.

برای ساخت یک کاوشگر کوچکتر، محققان از محاسبات شبیه سازی نوری برای بهینه سازی دقیق کل مسیر نور میکروسکوپ استفاده کردند. آنها همچنین اجزای مینیاتوری با کارایی بالا از جمله یک لنز غیر کروی، اسکنر میکرو الکترومکانیکی سیستم (MEMS) و آشکارساز اولتراسونیک پیزوالکتریک کوچک سفارشی شده را انتخاب کردند.

کاوشگر به دست آمده کمتر از 10 درصد وزن بدن یک موش بالغ وزن دارد، وضوح 2.8 میکرون دارد و می تواند میدان دید بزرگی به اندازه 3×3 میلی متر را تصویر کند.2. برای اینکه آن را جدا کنند، محققان سه جفت آهنربا را ترکیب کردند که کاوشگر تصویربرداری را با یک پایه نصب سبک وزن متصل به جمجمه موش متصل می کند. این کاوشگر را می توان مستقیماً پس از تصویربرداری برداشت و سپس بعداً مجدداً نصب کرد و امکان نظارت طولانی مدت و مکرر بر حیوانات آزادانه در حال حرکت را فراهم می کند.

تصویربرداری طولانی مدت

پس از ارزیابی عملکرد کاوشگر بر روی یک ماده مصنوعی که بافت نرم را تقلید می کند، محققان از آن برای تصویربرداری از شبکه های عروقی در قشر مغز موش به مدت 40 دقیقه استفاده کردند. آنها همچنین آزمایش های نظارتی طولانی مدتی را انجام دادند که به مدت هفت روز به طول انجامید. نتایج این آزمایش‌ها نشان داد که کاوشگر می‌تواند تصاویر ORPAM پایدار و باکیفیت را در موش‌هایی که آزادانه در حال حرکت هستند ارائه دهد.

شی می‌گوید: «در آینده، ما قصد داریم کاوشگری با وضوح در سطح مویرگی، سرعت تصویربرداری با نرخ ویدیو و میدان دید به اندازه‌ای بزرگ بسازیم که کل قشر مغز موش را ثبت کند.» ما می‌خواهیم عملکرد کاوشگر را تقویت کنیم تا بتوان اطلاعات بیشتری در مورد فعالیت مغز و ارتباط آن با بیماری و سلامتی آموخت.»


دستگاه جدید برای تصویربرداری اکتشافی حدود 1000 برابر بیشتر به بافت مغز دسترسی پیدا می کند


اطلاعات بیشتر:
Guo Heng و همکاران، میکروسکوپ فوتوآکوستیک سر قابل جدا شدن در موش‌هایی که آزادانه حرکت می‌کنند، نامه های اپتیک (2021). DOI: 10.1364/OL.444226

ارائه شده توسط The Optical Society

نقل قول: میکروسکوپ روی سر امکان تصویربرداری طولانی‌مدت از مغز را در موش‌هایی که با حرکت آزادانه حرکت می‌کنند (۲۰۲۱، ۹ دسامبر) در ۹ دسامبر ۲۰۲۱ از https://medicalxpress.com/news/2021-12-head-mounted-microscope-long-term- بازیابی شده است. تصویربرداری از مغز.html

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.