يعد تعويض الانحرافات الضوئية الناتجة عن العينة أمرًا بالغ الأهمية لتصور الهياكل المجهرية في أعماق الأنسجة البيولوجية. ومع ذلك ، فإن الانتثار المتعدد القوي يحد من القدرة على اكتشاف وإصلاح الأخطاء التي يسببها الأنسجة.
لذلك ، للحصول على صورة عالية الدقة للأنسجة العميقة ، من الضروري إزالة الموجات المتناثرة المتعددة وزيادة نسبة الموجات المتناثرة المفردة. قام العلماء ، بقيادة المدير المساعد CHOI Wonshik لمركز التحليل الطيفي الجزيئي والديناميات داخل معهد العلوم الأساسية ، والبروفيسور كيم مونسيوك من الجامعة الكاثوليكية في كوريا ، والبروفيسور CHOI Myunghwan من جامعة سيول الوطنية بتطوير نوع جديد من المجهر الهولوغرافي ، انظر من خلال الجمجمة وصورة الدماغ.
يمكن أن يحقق المجهر الجديد "الرؤية من خلال" الجمجمة السليمة وهو قادر على التصوير ثلاثي الأبعاد عالي الدقة للشبكة العصبية داخل دماغ الفأر الحي دون إزالة الجمجمة.
في عام 2019 ، قام علماء من IBS- ولأول مرة- طورت مجهرًا هولوغرافيًا عالي السرعة ومحلل زمنياً يمكنه التخلص من التشتت المتعدد. في الوقت نفسه ، يقيس سعة الضوء وطوره.
باستخدام المجهر ، يمكنهم مراقبة الشبكة العصبية للأسماك الحية دون جراحة جراحية. ومع ذلك ، كان من الصعب الحصول على صورة للشبكة العصبية لدماغ الفئران لأن جمجمة الفأر أثخن من جمجمة الأسماك.
كان فريق الدراسة قادرًا على التحليل الكمي لكيفية تفاعل الضوء والمادة ، مما سمح لهم بتطوير مجهرهم السابق بشكل أكبر. أبلغت هذه الدراسة الحديثة عن التطور الناجح لمجهر ثلاثي الأبعاد فائق العمق وثلاثي الأبعاد ومحلول زمنياً يسمح بمراقبة الأنسجة على عمق أكبر من أي وقت مضى.
طور العلماء ، على وجه التحديد ، طريقة لاختيار الموجات المتناثرة بشكل تفضيلي من خلال الاستفادة من حقيقة أن لديهم أشكال موجية انعكاسية متشابهة حتى عندما يتم إدخال الضوء من زوايا مختلفة.
لاكتشاف وضع الرنين الذي يحسن التداخل البناء (التداخل الذي يحدث عندما تتداخل موجات نفس الطور) ، يتم استخدام خوارزمية معقدة وعملية رقمية تفحص الوضع الذاتي للوسيط (موجة مميزة توزع الطاقة الضوئية في وسط). سمح ذلك للميكروسكوب الجديد بتصفية الإشارات غير المرغوب فيها بشكل انتقائي مع تركيز أكثر من 80 مرة من الطاقة الضوئية على ألياف الدماغ كما في السابق. هذا جعل من الممكن زيادة نسبة الموجات المفردة المبعثرة إلى الموجات المتناثرة بعدة أوامر من حيث الحجم.
اختبر العلماء بعد ذلك التكنولوجيا من خلال مراقبة دماغ الفأر. حتى في العمق حيث كان استخدام التكنولوجيا الحالية مستحيلًا في السابق ، يمكن تصحيح تشوه واجهة الموجة باستخدام المجهر. نجح المجهر الجديد في تصوير الشبكة العصبية لدماغ الفأر تحت الجمجمة بدقة عالية. تم تحقيق كل هذا في الطول الموجي المرئي دون إخراج جمجمة الفأر وبدون استخدام علامة الفلورسنت.
قال البروفيسور كيم مونسيوك والدكتور جو يونغيون ، اللذان طورا أساس المجهر الهولوغرافي ، عندما لاحظنا لأول مرة الرنين البصري للوسائط المعقدة ، حظي عملنا باهتمام كبير من الأوساط الأكاديمية. من المبادئ الأساسية إلى التطبيق العملي لمراقبة الشبكة العصبية أسفل جمجمة الفأر ، فتحنا طريقة جديدة لتقنية متقاربة للتصوير العصبي للدماغ من خلال الجمع بين جهود الأشخاص الموهوبين في الفيزياء والحياة و الدماغ علم."
قال المدير المساعد CHOI Wonshik ، "لفترة طويلة ، طور مركزنا تقنية تصوير بيولوجي فائقة العمق تطبق المبادئ الفيزيائية. من المتوقع أن تساهم نتائجنا الحالية بشكل كبير في تطوير البحوث الطبية الحيوية متعددة التخصصات ، بما في ذلك علم الأعصاب وصناعة المقاييس الدقيقة. "
المرجع مجلة:
- Yonghyeon Jo و Ye-Ryoung Lee و Jin Hee Hong و Dong-Young Kim و Junhwan Kwon و Myunghwan Choi و Moonseok Kim و Wonshik Choi. تصوير الدماغ عبر الجمجمة في الجسم الحي بأطوال موجية مرئية عن طريق الفحص المجهري البصري التكيفي للحد من الأبعاد. علم السلف، 2022 ؛ 8 (30) DOI: 10.1126 / sciadv.abo4366
