פיצוי של סטיות אופטיות שנגרמו מדגימה חיוני להמחשת מבנים מיקרוסקופיים עמוק בתוך רקמות ביולוגיות. פיזור מרובה חזק, לעומת זאת, מגביל את היכולת לזהות ולתקן שגיאות הנגרמות על רקמות.
לכן, כדי לקבל תמונה ברזולוציה גבוהה של רקמה עמוקה, הסרת הגלים המפוזרים מרובים והגדלת היחס בין הגלים המפוזרים בודדים היא חיונית. מדענים, בראשות המנהל המשנה CHOI Wonshik מהמרכז לספקטרוסקופיה מולקולרית ודינמיקה במכון למדע בסיסי, פרופסור KIM Moonseok מהאוניברסיטה הקתולית של קוריאה ופרופסור CHOI Myunghwan מהאוניברסיטה הלאומית של סיאול פיתחו סוג חדש של מיקרוסקופ הולוגרפי, כדי לראות דרך הגולגולת ולדמות את מוֹחַ.
המיקרוסקופ החדש יכול להשיג "לראות דרך" את הגולגולת השלמה והוא מסוגל לבצע הדמיה תלת מימדית ברזולוציה גבוהה של הרשת העצבית בתוך מוח עכבר חי מבלי להסיר את הגולגולת.
בשנת 2019, מדענים מ תסמונת המעי הרגיז- פיתח לראשונה את המיקרוסקופ ההולוגרפי בעל פתרון זמן מהיר שיכול לחסל פיזור מרובה. במקביל, הוא מודד את משרעת ושלב האור.
באמצעות המיקרוסקופ, הם יכלו לצפות ברשת העצבית של דגים חיים ללא ניתוח חתך. עם זאת, היה קשה להשיג תמונת רשת עצבית של מוחם של עכברים מכיוון שגולגולת עכבר עבה יותר מזו של דגים.
צוות המחקר הצליח לנתח באופן כמותי כיצד אור וחומר מתקשרים, מה שאפשר להם לפתח את המיקרוסקופ הקודם שלהם הלאה. מחקר אחרון זה דיווח על פיתוח מוצלח של מיקרוסקופ הולוגרפי הולוגרפי תלת מימדי בעל עומק סופר-עומק, המאפשר צפייה ברקמות לעומק גדול יותר מאי פעם.
מדענים, ספציפית, פיתחו שיטה לבחירה מועדפת של גלים מפוזרים בודדים על ידי ניצול העובדה שיש להם צורות גל השתקפות דומות גם כאשר אור נקלט מזוויות שונות.
כדי לגלות את מצב התהודה המייעל את ההפרעות הקונסטרוקטיביות (הפרעות המתרחשות כאשר גלים מאותו פאזה חופפים), נעשה שימוש באלגוריתם מסובך ובפעולה מספרית הבודקת את המצב העצמי של מדיום (גל מובהק המפיץ אנרגיית אור למדיום). זה אפשר למיקרוסקופ החדש לסנן אותות לא רצויים באופן סלקטיבי תוך מיקוד של יותר מפי 80 אנרגיית אור על סיבי המוח מבעבר. זה איפשר להגדיל את היחס בין גלים מפוזרים בודדים לגלים מפוזרים מרובים במספר סדרי גודל.
לאחר מכן בדקו מדענים את הטכנולוגיה על ידי התבוננות במוח העכבר. אפילו בעומק שבו שימוש בטכנולוגיה הנוכחית היה בלתי אפשרי בעבר, ניתן לתקן את העיוות של חזית הגל באמצעות המיקרוסקופ. המיקרוסקופ החדש צילם בהצלחה את הרשת הנוירונית של מוח העכבר מתחת לגולגולת ברזולוציה גבוהה. כל זה הושג באורך הגל הנראה מבלי להוציא את גולגולת העכבר החוצה וללא שימוש בסמן ניאון.
פרופסור KIM Moonseok וד"ר JO Yonghyeon, שפיתחו את הבסיס של המיקרוסקופ ההולוגרפי, אמרו: "כשראינו לראשונה את התהודה האופטית של מדיה מורכבת, העבודה שלנו זכתה לתשומת לב רבה מהאקדמיה. מעקרונות בסיסיים ועד ליישום מעשי של התבוננות ברשת העצבית מתחת לגולגולת העכבר, פתחנו דרך חדשה לטכנולוגיה מתכנסת של הדמיה מוחית על ידי שילוב המאמצים של אנשים מוכשרים בפיזיקה, חיים ו מוֹחַ מַדָע."
מנהל משנה CHOI Wonshik אמר, "במשך זמן רב, המרכז שלנו פיתח טכנולוגיית ביולוגית מעמיקה המיישמת עקרונות פיזיקליים. צפוי שהממצא הנוכחי שלנו יתרום רבות לפיתוח מחקר בינתחומי ביו-רפואי, כולל מדעי המוח ותעשיית המטרולוגיה המדויקת".
עיון ביומן:
- יונגיאון ג'ו, יה-ריונג לי, ג'ין הי הונג, דונג-יונג קים, ג'ון-וואן קוון, מיונג'ואן צ'וי, מונסוק קים, וונשיק צ'וי. הדמיית מוח דרך הגולגולת in vivo באורכי גל גלויים באמצעות מיקרוסקופיה אדפטיבית-אופטית להפחתת ממדי. התקדמות מדע, 2022; 8 (30) DOI: 10.1126/sciadv.abo4366
