טכניקת מיקרוסקופיה הופכת תמונות עדינות יותר של רקמות עמוקות יותר, מהר יותר: חוקרים יכלו להשיג במהירות תמונות ברזולוציה גבוהה של כלי דם ונוירונים בתוך המוח.

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


כדי ליצור תמונות ברזולוציה גבוהה ותלת-ממדיות של רקמות כמו המוח, חוקרים משתמשים לעתים קרובות במיקרוסקופיה של שני פוטונים, הכוללת כיוון לייזר בעצימות גבוהה אל הדגימה כדי לעורר עירור פלואורסצנטי. עם זאת, סריקה עמוקה בתוך המוח יכולה להיות קשה מכיוון שאור מתפזר מהרקמות ככל שהוא הולך ומעמיק, וגורם לתמונות להיות מטושטשות.

הדמיה של שני פוטונים היא גם גוזלת זמן, מכיוון שבדרך כלל היא דורשת סריקת פיקסלים בודדים אחד אחד. צוות חוקרי MIT ואוניברסיטת הרווארד פיתח כעת גרסה שונה של הדמיה דו-פוטונית שיכולה לדמיין עמוק יותר בתוך הרקמה ולבצע את ההדמיה הרבה יותר מהר ממה שהיה אפשרי בעבר.

החוקרים אומרים שהדמיה מסוג זה יכולה לאפשר למדענים להשיג תמונות ברזולוציה גבוהה יותר של מבנים כמו כלי דם ונוירונים בודדים במוח.

"על ידי שינוי קרן הלייזר הנכנסת לרקמה, הראינו כי אנו יכולים להעמיק יותר ואנו יכולים לבצע הדמיה עדינה יותר מהטכניקות הקודמות", אומר מורת ילדרים, מדען מחקר MIT ואחד ממחברי המחקר החדש.

סטודנטית לתואר שני ב- MIT צ'נג ג'נג ופארק הפוסט -דוקטור לשעבר ג'ונג קאנג הם המחברים הראשיים של העיתון, המופיע היום ב התקדמות מדעית. Dushan N. Wadduwage, לשעבר פוסט דוקטורט MIT וכיום הוא עמית מדע מצטיין בג'ון הרווארד בהדמיה במרכז להדמיה מתקדמת באוניברסיטת הרווארד, הוא המחבר הבכיר של העיתון. בין כותבים אחרים ניתן למצוא את יאשיהו בויבין, פוסט דוקטורט של MIT; יי שואה, סטודנט לשעבר לתואר שני ב- MIT; מריגנקה סור, פרופסור ניוטון למדעי המוח ב- MIT; ופיטר סו, פרופסור להנדסת מכונות והנדסה ביולוגית ב- MIT.

הדמיה עמוקה

מיקרוסקופיית שני פוטונים פועלת על ידי הארת קרן אינטנסיבית של אור כמעט אינפרא אדום לנקודה אחת בתוך מדגם, וגורמת לספיגה בו זמנית של שני פוטונים בנקודת המוקד, שם העוצמה היא הגבוהה ביותר. אור זה בעל אנרגיה נמוכה באורך גל יכול לחדור עמוק יותר לתוך הרקמה מבלי לפגוע בו, ומאפשר הדמיה מתחת לפני השטח.

עם זאת, עירור דו-פוטון יוצר תמונות על ידי קרינה פלואורסצנטית, והאות הניאון נמצא באזור הספקטרום הגלוי. כאשר הדמיה עמוקה יותר לתוך דגימות רקמות, האור הניאון מתפזר יותר והתמונה הופכת מטושטשת. הדמיה של שכבות רקמות רבות גם היא גוזלת זמן רב. שימוש בהדמיה בשדה רחב, שבו מישור שלם של רקמות מואר בבת אחת, יכול להאיץ את התהליך, אך הרזולוציה של גישה זו אינה גדולה כמו זו של סריקה נקודתית.

צוות MIT רצה לפתח שיטה שתאפשר להם לדמיין דגימת רקמה גדולה בבת אחת, תוך שמירה על הרזולוציה הגבוהה של סריקה נקודתית. כדי להשיג זאת, הם מצאו דרך לתמרן את האור שהם מאירים על המדגם. הם משתמשים בצורה של מיקרוסקופיית שדה רחב, המאירים מישור אור על הרקמה, אך משנים את משרעת האור כך שיוכלו להפעיל או לכבות כל פיקסל בזמנים שונים. חלק מהפיקסלים מוארים בעוד הפיקסלים הסמוכים נשארים כהים, וניתן לזהות דפוס זה שתוכנן מראש באור המפזר על ידי הרקמה.

"אנו יכולים להפעיל או לכבות כל פיקסל באמצעות אפנון מסוג זה", אומר ג'נג. "אם נכבה חלק מהנקודות, הדבר יוצר מרחב סביב כל פיקסל, כך שעכשיו נוכל לדעת מה קורה בכל אחד מהנקודות הבודדות."

לאחר שהחוקרים השיגו את התמונות הגולמיות, הם משחזרים כל פיקסל באמצעות אלגוריתם מחשב שיצרו.

"אנו שולטים בצורת האור ואנו מקבלים את התגובה מהרקמה. מתגובות אלו אנו מנסים לפתור איזה סוג של פיזור יש לרקמה. כפי שאנו עושים את השחזורים מהתמונות הגולמיות שלנו, אנו יכולים לקבל מידע רב. שאינך יכול לראות בתמונות הגולמיות ", אומר ילדרים.

באמצעות טכניקה זו הראו החוקרים כי הם יכולים לדמיין בעומק של כ -200 מיקרון לפרוסות של רקמת שריר וכליות, וכ -300 מיקרון במוחם של עכברים. זה עמוק בערך פי שניים מהאפשר בלי ההתרגשות המעוצבת והשחזור החישובי הזה, אומר ילדרים. הטכניקה יכולה גם להפיק תמונות במהירות של פי 100 עד 1,000 פעמים בהשוואה למיקרוסקופיה דו-פוטונית רגילה.

מבנה המוח

סוג זה של הדמיה אמור לאפשר לחוקרים להשיג מהר יותר תמונות ברזולוציה גבוהה של נוירונים במוח, כמו גם מבנים אחרים כגון כלי דם. הדמיה של כלי דם במוחם של עכברים יכולה להיות שימושית במיוחד ללמידה נוספת על האופן שבו זרימת הדם מושפעת ממחלות ניווניות כגון אלצהיימר, אומר ילדרים.

"כל המחקרים על זרימת הדם או המורפולוגיה של מבני כלי הדם מבוססים על מערכות סריקה של נקודות-פוטון או שלוש-פוטון, כך שהן איטיות", הוא אומר. "על ידי שימוש בטכנולוגיה זו, אנו יכולים באמת לבצע הדמיה נפחית במהירות גבוהה של זרימת הדם ומבנה כלי הדם על מנת להבין את השינויים בזרימת הדם."

הטכניקה יכולה גם להתאים למדידת פעילות עצבית, על ידי הוספת צבעי ניאון רגישים למתח או בדיקות סידן פלואורסצנטיות המוארות כאשר נוירונים מתרגשים. זה יכול להיות שימושי גם לניתוח סוגים אחרים של רקמות, כולל גידולים, שבהם ניתן להשתמש בו כדי לסייע בקביעת קצוות הגידול.

.



קישור לכתבת המקור – 2021-07-07 21:03:42

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
MAGNEZIX מגנזיקס

עוד מתחומי האתר