Разработан микроскоп, позволяющий видеть череп насквозь

Фото: pixabay.com

Корейские ученые создали голографический микроскоп, который позволяет видеть сквозь череп и визуализировать мозг. Новая визуализация глубоких тканей без меток с алгоритмом коррекции волны извлекает тонкую нейронную сеть мозга мыши с неповрежденным черепом, фокусируя свет и отфильтровывая нежелательные множественные рассеянные световые волны, пишет Institute for Basic Science. 

Устройство способно получать трехмерные изображения с высоким разрешением нейронной сети в мозге живой мыши без удаления черепа. А, как изветсно, череп мыши имеет такую ​​же толщину и непрозрачность, как и человеческий ноготь.

Для изучения внутренних особенностей живого организма с помощью света необходимо подать достаточное количество световой энергии на образец и точно измерить сигнал, отраженный от ткани-мишени. Однако в живых тканях эффекты многократного рассеяния и сильные аберрации, как правило, возникают при попадании света на клетки, что затрудняет получение четких изображений.

В сложных структурах, таких как живая ткань, свет подвергается многократному рассеянию, в результате чего фотоны несколько раз случайным образом меняют свое направление по мере прохождения через ткань. Из-за этого процесса большая часть информации изображения, переносимой светом, разрушается.

Но исследовательской группе удалось количественно проанализировать взаимодействие между светом и веществом.

В частности, исследователи разработали метод предпочтительного выбора однократно рассеянных волн, используя тот факт, что они имеют схожие формы отражения даже при попадании света под разными углами. Это делается с помощью сложного алгоритма и численной операции, которая анализирует собственную моду среды (уникальная волна, доставляющая световую энергию в среду), что позволяет найти резонансную моду, максимизирующую конструктивную интерференцию (интерференция, возникающая, когда волны такое же фазовое перекрытие) между волновыми фронтами света.

Таким образом новый микроскоп смог сфокусировать более чем в 80 раз больше световой энергии на нервных волокнах, чем раньше, при этом выборочно удаляя ненужные сигналы. Это предоставило возможность на несколько порядков увеличить отношение однократно рассеянных волн к многократно рассеянным.

Исследовательская группа продолжила демонстрацию этой новой технологии, наблюдая за мозгом мыши. Микроскоп смог исправить искажение волнового фронта даже на глубине, что ранее было невозможно с помощью существующих технологий. С помощью нового микроскопа удалось получить изображение с высоким разрешением нейронной сети мозга мыши под черепом. Все это было достигнуто в видимой области спектра без удаления черепа мыши и без флуоресцентной метки.

"Когда мы впервые наблюдали оптический резонанс сложных сред, наша работа привлекла большое внимание научных кругов. От базовых принципов до практического применения наблюдения за нейронной сетью под черепом мыши - мы открыли новый путь для конвергентной технологии нейровизуализации мозга, объединив усилия талантливых людей в области физики, жизни и науки о мозге", - сказал профессор КИМ Мунсок и доктор Джо Йонхен, разработавшийоснову голографического микроскопа.

Ирина Скиба / Skibair
Журналист ATinform