Numune kaynaklı optik sapmaların telafisi, biyolojik dokuların derinliklerindeki mikroskobik yapıların görselleştirilmesi için çok önemlidir. Ancak güçlü çoklu saçılma, doku kaynaklı hataları tespit etme ve onarma yeteneğini kısıtlar.
Bu nedenle yüksek çözünürlüklü bir derin doku görüntüsü elde etmek için çoklu saçılımlı dalgaların ortadan kaldırılması ve tek saçılımlı dalgaların oranının arttırılması esastır. Temel Bilimler Enstitüsü bünyesindeki Moleküler Spektroskopi ve Dinamik Merkezi'nden Yardımcı Direktör CHOI Wonshik, Kore Katolik Üniversitesi'nden Profesör KIM Moonseok ve Seul Ulusal Üniversitesi'nden Profesör CHOI Myunghwan liderliğindeki bilim adamları, yeni bir holografik mikroskop türü geliştirdiler. kafatasının içini görün ve hayal edin beyin.
Yeni mikroskop, sağlam kafatasının "içini görebilmeyi" sağlayabiliyor ve kafatasını çıkarmadan canlı bir fare beynindeki sinir ağının yüksek çözünürlüklü 3 boyutlu görüntülemesini gerçekleştirebiliyor.
2019 yılında bilim insanları IBS– ilk kez çoklu saçılmayı ortadan kaldırabilen yüksek hızlı, zaman çözümlemeli holografik mikroskobu geliştirdi. Aynı zamanda ışığın genliğini ve fazını da ölçer.
Mikroskop kullanarak, canlı balıkların sinir ağını kesikli bir ameliyat olmadan gözlemleyebildiler. Ancak farenin kafatasının balığınkinden daha kalın olması nedeniyle farenin beyninin sinir ağı görüntüsünü elde etmek zordu.
Çalışma ekibi, ışık ve maddenin nasıl etkileşime girdiğini niceliksel olarak analiz edebildi ve bu da onların daha önceki mikroskoplarını daha da geliştirmelerine olanak sağladı. Bu yakın tarihli çalışma, dokuların her zamankinden daha fazla derinlikte gözlemlenmesine olanak tanıyan süper derinlikli, üç boyutlu, zamanla çözümlenen holografik mikroskobun başarılı bir şekilde geliştirildiğini bildirdi.
Bilim adamları, özellikle, ışık çeşitli açılardan girildiğinde bile benzer yansıma dalga biçimlerine sahip oldukları gerçeğinden yararlanarak, tek dağınık dalgaları tercihli olarak seçmek için bir yöntem geliştirdiler.
Yapıcı girişimi (aynı fazdaki dalgalar üst üste geldiğinde meydana gelen girişim) optimize eden rezonans modunu keşfetmek için, bir ortamın (ışık enerjisini bir ortama dağıtan ayrı bir dalga) öz modunu inceleyen karmaşık bir algoritma ve sayısal işlem kullanılır. Bu, yeni mikroskobun, daha önce olduğundan 80 kat daha fazla ışık enerjisini beyin liflerine odaklarken, istenmeyen sinyalleri seçici olarak filtrelemesine olanak tanıdı. Bu, tek saçılımlı dalgaların çoklu saçılımlı dalgalara oranının birkaç büyüklük mertebesinde arttırılmasını mümkün kıldı.
Bilim insanları daha sonra fare beynini gözlemleyerek teknolojiyi test etti. Mevcut teknolojinin kullanılmasının daha önce imkansız olduğu bir derinlikte bile, dalga cephesindeki bozulma mikroskop kullanılarak düzeltilebiliyordu. Yeni mikroskop, fare beyninin kafatasının altındaki nöron ağını yüksek çözünürlükte başarıyla görüntüledi. Tüm bunlar görünür dalga boyunda, farenin kafatasını çıkarmadan ve floresan işaretleyici kullanmadan gerçekleştirildi.
Holografik mikroskobun temelini geliştiren Profesör KIM Moonseok ve Dr. JO Yonghyeon şunları söyledi: “Karmaşık medyanın optik rezonansını ilk kez gözlemlediğimizde çalışmalarımız akademiden büyük ilgi gördü. Fare kafatasının altındaki sinir ağını gözlemlemenin temel ilkelerinden pratik uygulamasına kadar, fizik, yaşam ve bilim alanındaki yetenekli insanların çabalarını birleştirerek beyin nörogörüntüleme yakınsak teknolojisi için yeni bir yol açtık. beyin Bilim."
Direktör Yardımcısı CHOI Wonshik şunları söyledi: "Merkezimiz uzun süredir fiziksel prensipleri uygulayan süper derinlikli biyo görüntüleme teknolojisi geliştiriyor. Mevcut bulgumuzun sinir bilimi ve hassas metroloji endüstrisi dahil olmak üzere biyomedikal disiplinler arası araştırmaların geliştirilmesine büyük katkı sağlaması bekleniyor."
Dergi Referans:
- Yonghyeon Jo, Ye-Ryoung Lee, Jin Hee Hong, Dong-Young Kim, Junhwan Kwon, Myunghwan Choi, Moonseok Kim, Wonshik Choi. Boyutsallığı azaltan uyarlanabilir optik mikroskopi yoluyla görünür dalga boylarında in vivo kafatası içi beyin görüntüleme Bilim Gelişmeler2022; 8 (30) DOI: 10.1126/sciadv.abo4366
