Actualités – États-Unis – Des scientifiques inventent un microscope qui peut regarder directement à travers votre crâne en toute sécurité

Voir ce qui se passe en nous est utile pour de nombreux aspects de la médecine moderne Mais comment faire cela sans trancher et couper en dés à travers des barrières comme la chair et les os pour observer les tissus vivants intacts, comme notre cerveau, est une chose délicate à faire.

Des structures épaisses et incohérentes comme l’os diffusent la lumière de manière imprévisible, ce qui rend difficile de comprendre ce qui se passe derrière elles Et plus vous souhaitez voir profondément, plus la lumière diffusée obscurcit la structure biologique fine et fragile

Il existe de nombreuses options pour les chercheurs qui souhaitent voir les tissus vivants faire leur travail, en utilisant des astuces optiques intelligentes pour transformer des photons diffusés se déplaçant à certaines fréquences en une image Mais en risquant d’endommager les tissus ou en n’opérant qu’à faible profondeur, ils présentent tous des inconvénients

Une équipe de scientifiques a maintenant trouvé un moyen de créer une image claire à partir de la lumière infrarouge diffusée émise par un laser, même après avoir traversé une épaisse couche d’os

“Notre microscope nous permet d’étudier de fines structures internes profondément dans les tissus vivants qui ne peuvent être résolues par aucun autre moyen”, ont déclaré les physiciens Seokchan Yoon et Hojun Lee de l’Université de Corée.

Alors qu’une technique appelée microscopie à trois photons a réussi à capturer des images de neurones sous un crâne de souris auparavant, la plupart des tentatives d’obtenir des images cristallines à partir de têtes d’animaux à enveloppe osseuse nécessitent de couper des ouvertures dans le crâne.

La microscopie à trois photons utilise des longueurs d’onde plus longues et un gel spécial pour aider à voir au-delà de l’os, mais cette méthode ne peut pénétrer que si profondément et combine les fréquences lumineuses d’une manière qui risque d’endommager les molécules biologiques délicates

En combinant les techniques d’imagerie avec la puissance de l’optique adaptative computationnelle précédemment utilisée pour corriger la distorsion optique en astronomie au sol, Yoon et ses collègues ont pu créer les premières images haute résolution de réseaux neuronaux de souris derrière son crâne intact.

Ils appellent leur nouvelle technologie d’imagerie microscopie matricielle à réflexion laser (LS-RMM) Il est basé sur la microscopie confocale à balayage laser conventionnelle, sauf qu’il détecte la diffusion de la lumière non seulement à la profondeur à laquelle l’image est photographiée, mais obtient également une réponse complète d’entrée-sortie de l’interaction lumière-milieu – sa matrice de réflexion

Lorsque la lumière (dans ce cas, d’un laser) passe à travers un objet, certains photons traversent directement, tandis que d’autres sont déviés L’os, avec sa structure interne complexe, est particulièrement efficace pour diffuser la lumière

Plus la lumière doit voyager loin, plus ces photons balistiques se dispersent hors de l’image La plupart des techniques de microscopie reposent sur ces ondes lumineuses droites pour créer une image claire et lumineuseLS-RRM utilise une matrice spéciale pour tirer le meilleur parti des rayons de lumière aberrants

Après avoir enregistré la matrice de réflexion, l’équipe a utilisé la programmation optique adaptative pour trier quelles particules de lumière définissent et lesquelles obscurcissent Avec un modulateur spatial de lumière pour aider à corriger d’autres aberrations physiques qui se produisent à de si petites échelles d’imagerie, ils ont pu générer une image des réseaux neuronaux de souris à partir des données.

“L’identification des aberrations du front d’onde est basée sur le contraste de réflectance intrinsèque des cibles”, a expliqué l’équipe dans son article “En tant que tel, il ne nécessite pas de marquage fluorescent et une puissance d’excitation élevée”

La visualisation des structures biologiques dans leur contexte de vie naturel a le potentiel d’en révéler davantage sur leurs rôles et fonctions et de permettre une détection plus facile des problèmes

“Cela nous aidera grandement dans le diagnostic précoce de la maladie et accélérera la recherche en neurosciences”, ont déclaré Yoon et Lee

Le LS-RMM est limité par la puissance de calcul, car il nécessite des calculs intenses et longs pour traiter les aberrations complexes à partir de petites zones détaillées Mais l’équipe suggère que leur algorithme de correction d’aberration pourrait également être appliqué à d’autres techniques d’imagerie pour leur permettre de résoudre également des images plus profondes.

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