Nowa metoda mikroskopowej obserwacji pozwala na śledzenie ścieżek neuronowych mózgu

Krótko po tym, jak Kosmiczny Teleskop Hubble’a w roku 1990 wszedł w orbitę, okryto, że statek miał zaburzoną wizję. Na szczęście, astronauci z promu kosmicznego byli w stanie rozwiązać problem kilka lat później, przy pomocy dodatkowej optyki. Zespół włoskich naukowców przedstawił podobne poprawiające wizję osiągnięcie przy mikroskopie technicznie zaprojektowanym, by obrazować drogi nerwowe mózgu.

- Nasz system jest kombinacją najlepszych cech skupionych w jednym mikroskopie: dużej prędkości, jednej płaszczyzny obrazowania dla wielu sekcji próbek oraz metody eliminujące rozproszone światło tła prowadzące do rozmazania obrazu - powiedział Francesco Pavone, przewodzący grupie sześciu włoskich agencji naukowych oraz jeden z autorów artykułu opisującego badanie, opublikowanego w Optics Express.

Mikroskop fluorescencyjny z laserowym skanowaniem powierzchni (LSM), znany także jako  jednopłaszczyznowy mikroskop świetlny (SPIM), rejestruje, co pozwala na optyczne cięcie obrazu. Próbka nie jest umieszczona na szkiełku mikroskopowym, ale w wypełnionej płynem komorze, która obraca się podczas obserwacji.

Przy pomocy LSM naukowcy próbowali zbadać ścieżkę neuronową u myszy. Są to miliardy sieci neuronów, które leżą u podstaw funkcjonowania mózgu. Podczas gdy przy pomocy LSM uzyskano wysokiej rozdzielczości obraz tkanek wyciętych z mózgów myszy. Wszystkie próbki mózgu zostały rozproszone światłem, co pozwoliło stworzyć fluorescencyjne tło, które zmniejszyło kontrast i rozmyło postrzegany obraz. Oczywiście aberracja ta sprawiła, że rekonstrukcja i prześledzenie sieci neuronów okazało się niemożliwe.

Aby rozwiązać ten problem, Pavon i jego współpracownicy połączyli zalety świetlnego skanowania powierzchni z mikroskopią konfokalną (odmianą mikroskopii świetlnej charakteryzującą się powiększonym kontrastem i rozdzielczością, CLSM).

- Obrazy uzyskane przez CLSM - powiedział Pavone - Są o 100% ostrzejsze od tych, które uzyskiwaliśmy przy pomocy LSM.

Odwołując się do słów Ludovica Silvestri, innego członka zespołu badawczego, po raz pierwszy dokonano tak dokładnego zdjęcia fluorescencyjnego mózgu myszy. Dodał także, że technika ta będzie mogła być stosowana na ludzkich mózgach, jeśli uda się znaleźć sposób na przezwyciężenie oporu, jaki stawiają duże bloki stałej tkanki barwieniu fluorescencyjnemu.

- Wysoki kontrast zdjęć jaki daje fluorescencja oraz CLSM, może stać się potężnym narzędziem, pomagającym neurologom nawigować ścieżki neuronowe mózgu - powiedział Pavone - Chociaż badanie nasze skupiło się na fotografiach mózgu, wierzymy, że CLSM można wykorzystywać także do obserwacji organów, embrionów, itp.