تصویربرداری از عمق مغز با میکروسکوپ سه فوتونی مینیاتوری

به گزارش مشرق، از تارنمای اخبار فناوری تکنولوژی نت ورکس، این میکروسکوپ با وزن 2.17 گرم، به تصویربرداری پایدار از قشر مغز و نرون‌های هیپوکامپ موش‌هایی که آزادانه حرکت می‌کردند، دست یافت. این نوآوری نویدبخش ابداع روشی برای کشف اسرار مغز انسان است.

نتایج این مطالعه در مجله نیچر متد منتشر شده است.

مغز انسان حاوی میلیاردها نرون و تریلیون‌ها سیناپس است و نقشه‌برداری از اتصالات و دینامیک کارکردی آن یکی از کانون‌های تحقیقات جهانی در حوزه مغز بوده است. ابزارهای تصویربرداری میکروسکوپی پوشیدنی قابل استفاده برای حیوانات کوچک، یکی از ابزارهای تحقیقاتی این حوزه است.

گروهی به رهبری چنگ هپینگ، مدیر مرکز ملی تصویربرداری زیست پزشکی در دانشگاه پکن، سال‌ها در زمینه ابداع چنین دستگاه‌هایی کار کرده‌اند.

این تیم اولین میکروسکوپ مینیاتوری دو فوتونی خود را با وزن 2.2 گرم در سال 2017 ساخت و تصاویری پویا از فعالیت های عصبی و سیناپسی در قشر مغز موش ها هنگام حرکت آزاد این جانور به دست آورد.

چنگ عضو آکادمی‌های علوم چین، گفت: پس از چهار سال، میکروسکوپ دو فوتونی ارتقا یافته، میدان تصویربرداری را 7.8 برابر بزرگ‌تر کرد که می‌توانست تصاویر سه‌بعدی از سیگنال‌های کارکردی نرون‌های قشر مغز بگیرد.

میکروسکوپ جدید سه فوتونی که توسط تیمی به سرپرستی چنگ و وانگ آیمین، محقق دانشگاه پکن ساخته شده، در مقایسه با میکروسکوپ‌های چند فوتونی مینیاتوری قبلی، عمق تصویربرداری بیشتری دارد.

این میکروسکوپ جدید به کل قشر و جسم پینه ای مغز موش‌هایی که آزادانه حرکت می‌کردند، نفوذ کرد و تصاویری از وضعیت کلسیم ناحیه هیپوکامپ در عمق 1.2 میلی‌متری ثبت کرد که چالش بزرگی برای دانشمندان علوم اعصاب در سراسر جهان بوده است.

وضعیت کلسیم شاخصی است که فعالیت سلولی نورون ها را منعکس می کند و در ترکیب با مولکول های فلورسان که یک شاخص کلسیم است، می توان آن را کنترل کرد. پراکندگی نور در بافت مغز، به ویژه جسم پینه ای، عمق تصویربرداری را محدود می کند.

هیپوکامپ در زیر قشر و جسم پینه ای قرار دارد. ژائو چونژو، یکی از اعضای تیم در کالج فناوری آینده در دانشگاه پکن گفت میکروسکوپ‌های چند فوتونی مینیاتوری قبلی در سراسر جهان نتوانسته بودند تصویربرداری غیرتهاجمی را ثبت کنند.

میکروسکوپ سه فوتونی تولیدی این تیم تصویربرداری موفقیت آمیزی از عمق مغز موش‌هایی که آزادانه حرکت می‌کردند، ارایه کرد. این موفقیت به لطف یک پیکربندی نوری خلاقانه حاصل شد.

براساس این مطالعه، این میکروسکوپ دارای مزیت سمیت نوری کم است که هیچ رنگ‌بری نوری یا آسیب نوری واضحی در طول مشاهده طولانی مدت فعالیت های عصبی ایجاد نمی کند.