חוקרים מדגימים הדמיה In-vivo כמעט לא פולשנית בקליפת העכבר בעומק חסר תקדים

Share on facebook
Share on twitter
Share on linkedin
Share on telegram
Share on whatsapp
Share on email
פרסומת
X-ray_Promo1


צוות מחקר מאוניברסיטת הונג קונג למדע וטכנולוגיה (HKUST) הוכיח לראשונה in-vivo הדמיה של מבנים עצביים עדינים בקליפת העכבר דרך הגולגולת השלמה בעומק חסר תקדים של 750 מיקרומטר מתחת ל-pia, מה שהופך מיקרוסקופיה ברזולוציה גבוהה בקליפת המוח ליד לא פולשנית ומקלה באופן מדיד על חקר המוח החי.

הדמיה ישירה ולא פולשנית של נוירונים, גליה ומיקרו-וסקולטורה במוח in vivo הוא קריטי לשיפור ההבנה שלנו לגבי אופן פעולת המוח. במהלך העשורים האחרונים, מאמץ רב התמקד בפיתוח טכניקות חדשות עבור in vivo הדמיה של המוח השלם. עם זאת, אף אחת מהטכנולוגיות הרווחות, כולל הדמיית אולטרסאונד (סונוגרפיה), טומוגרפיה פליטת פוזיטרונים (PET) והדמיית תהודה מגנטית (MRI), מספקת רזולוציה מרחבית מספקת כדי להמחיש מבנים ביולוגיים ברמה התת-תאית.

בעוד שמיקרוסקופיה אופטית כגון מיקרוסקופיה תלת-פוטונים (3PM) יכולה לספק מידע מבני ותפקודי בדגימות חיות ברזולוציה מרחבית-זמנית גבוהה, סטייה ופיזור אופטי מתרחשים כאשר האור עובר דרך רקמות ביולוגיות לא-הומוגניות ומקיים אינטראקציה עם רקמות ביולוגיות לא-הומוגניות, מה שמגביל באופן מהותי את הביצועים של מיקרוסקופיה אופטית ב- גם רזולוציה וגם עומק.

למרות שאופטיקה אדפטיבית (AO) היא פתרון אפשרי לתיקון הסטייה ולשחזור הרזולוציה של in vivo מיקרוסקופיה אופטית, היא לא חפה מחסרונות: אות הכוכבים המדריכים עבור חישת חזית הגל הקונבנציונלית מתפוגג במהירות כאשר עומק ההדמיה עולה.

כעת, בהנחיית פרופ' QU Jianan, פרופסור במחלקה להנדסת אלקטרוניקה ומחשבים, ופרופ' ננסי IP, פרופסור יו"ר בחטיבה למדעי החיים, צוות מחקר של HKUST פיתח מיקרוסקופ המשלב 15:00 עם שתי צורות של AO, הדגמה של מדידות מהירות ותיקון של סטיות מסדר נמוך וגם מסדר גבוה ברקמה בעומק רב.

הטכנולוגיה עושה שימוש בשתי טכניקות AO: חישת מיקוד ישיר עם זיהוי רגיש לשלב ואופטיקה אדפטיבית מצומדת (CAO) עם מיקוד מרחוק. אות כוכב המדריך מקודד ולאחר מכן מפוענח במדידת הסטייה כדי להשיג תיקון AO של סטייות. אלו מאפשרים מדידה מדויקת של פונקציית התפשטות הנקודה החשמלית חריגה של לייזר ברקמה ותיקון מהיר של הסטייה על פני נפח הדמיה גדול במוח.

הצוות אימת את ביצועי ההדמיה של מערכת AO-3PM באמצעות אורך גל של 1300 ננומטר, הדמיה דרך גולגולת שלמה in vivo והלאה בַּמַבחֵנָה הכנות. התוצאות הראו ש-AO-3PM השיג רזולוציה מרחבית גבוהה עם אות פלואורסצנטי משופר באופן דרסטי על פני עומק גדול, וברזולוציה גבוהה in vivo הדמיה מבנית ותפקודית של קליפת העכבר דרך הגולגולת השלמה עד 750 מיקרומטר מתחת ל- pia mater.

יתרה מכך, על ידי שימוש באישון AO-3PM, הצוות השיג הדמיה ברזולוציה גבוהה של מבנים תת-קורטיקליים עד 1.1 מ"מ מתחת ל- pia mater בתוך המוח השלם. תוך ניצול המיקוד ההדוק שמספקת טכניקת ה-AO הייחודית שלהם, הצוות המשיך להדגים את יכולתו של AO-3PM להנחות מיקרו-כירורגיה מדויקת של לייזר ולחקור דינמיקה של מיקרוגליה לאחר ניתוח בקליפת המוח דרך הגולגולת השלמה.

"זה ממש כיף לנצל את הנישואים של אלקטרוניקה ואופטיקה כדי להביא כלי חדש לביולוגיה ניסיונית", אמר פרופ' קו. "בסך הכל, התוצאות שלנו מוכיחות שלטכנולוגיית AO-3PM יש פוטנציאל גדול להתקדם in vivo טכניקות הדמיה והקלות על חקר המוח החי."

"זה באמת מדהים מה שמערכת ה-AO-3PM המתקדמת הזו יכולה להשיג", הסביר פרופ' Ip, "הביצועים הגבוהים והדיוק שאין שני לו של טכנולוגיית הדמיה מתקדמת זו של מוח עמוק ירחיב באופן משמעותי את ההבנה שלנו במוח חי. עם ייצוג פיזיולוגי מיטבי."



קישור לכתבת המקור – 2022-06-13 19:45:36

Share on facebook
Facebook
Share on twitter
Twitter
Share on linkedin
LinkedIn
Share on telegram
Telegram
Share on whatsapp
WhatsApp
Share on email
Email
פרסומת
X-ray_Promo1

עוד מתחומי האתר