补偿样品引起的光学像差对于可视化生物组织深处的微观结构至关重要。 然而，强烈的多重散射限制了检测和修复组织引起的错误的能力。
因此，为了获得高分辨率的深部组织图像，去除多次散射波并增加单次散射波的比例是必不可少的。 由基础科学研究所分子光谱与动力学中心副主任 CHOI Wonshik、韩国天主教大学 KIM Moonseok 教授和首尔国立大学 CHOI Myunghwan 教授领导的科学家开发了一种新型全息显微镜，以看透头骨并想象 脑.
新显微镜可以“透视”完整的头骨，并且能够在不移除头骨的情况下对活体小鼠大脑内的神经网络进行高分辨率 3D 成像。
2019 年，来自 肠易激综合征– 首次开发出可消除多重散射的高速时间分辨全息显微镜。 同时，它测量光的振幅和相位。
使用显微镜，他们可以在不进行切口手术的情况下观察活鱼的神经网络。 然而，由于老鼠的头骨比鱼的头骨厚，因此很难获得老鼠大脑的神经网络图像。
研究团队能够定量分析光与物质如何相互作用，这使他们能够进一步开发早期的显微镜。 最近的这项研究报告了一种超深度、三维时间分辨全息显微镜的成功开发，它可以比以往任何时候都更深入地观察组织。
具体来说，科学家们开发了一种方法，利用即使从不同角度入射光也具有相似的反射波形这一事实，优先选择单散射波。
为了发现优化相长干涉（当相同相位的波重叠时发生的干涉）的共振模式，使用了检查介质的本征模（将光能分配到介质中的不同波）的复杂算法和数值运算。 这使得新显微镜能够选择性地过滤掉不需要的信号，同时将比以前多 80 倍的光能聚焦在大脑纤维上。 这使得可以将单次散射波与多次散射波的比率提高几个数量级。
科学家接下来通过观察小鼠大脑来测试这项技术。 即使在以前无法使用当前技术的深度，也可以使用显微镜校正波前畸变。 新显微镜成功地以高分辨率对颅骨下方小鼠大脑的神经元网络进行成像。 所有这一切都是在可见光波长下完成的，无需取出老鼠的头骨，也无需使用荧光标记。
开发了全息显微镜基础的 KIM Moonseok 教授和 JO Yonghyeon 博士说， “当我们第一次观察到复杂介质的光学共振时，我们的工作就受到了学术界的极大关注。 从基本原理到观察小鼠颅骨下神经网络的实际应用，我们通过结合物理、生活和科学方面的人才的努力，为脑神经影像融合技术开辟了一条新途径。 脑 科学。”
CHOI Wonshik 副主任说， “长期以来，我们中心开发了应用物理原理的超深度生物成像技术。 预计我们目前的发现将极大地促进生物医学跨学科研究的发展，包括神经科学和精密计量行业。”
杂志参考：
- Yonghyeon Jo、Ye-Ryoung Lee、Jin Hee Hong、Dong-Young Kim、Junhwan Kwon、Myunghwan Choi、Moonseok Kim、Wonshik Choi。 通过降维自适应光学显微镜在可见波长下进行颅内脑成像。 科学进展, 2022; 8（30）号： 10.1126/sciadv.abo4366
