تصویربرداری سه‌بعدی از ساختارهای مغز موش زنده با تکنیک جدید

محققان با استفاده از یک تکنیک پیشرفته میکروسکوپی توانستند تصاویر سه بعدی بسیار باکیفیت از اعماق مغز یک موش زنده ثبت کنند. این روش آنقدر دقیق است که محققان توانستند از شاخک‌های بسیار کوچک عصب‌ها عکسبرداری کرده و تغییرات آن‌ها در بازه سه روزه را مشاهده کنند.

پژوهشگران موفق شدند تصاویر سه بعدی بسیار با کیفیتی از عمق ۷۶ میکرومتری مغز موش زنده و ۱۶۴ میکرومتری نمونه بافت آن ثبت کنند. محققان به کمک این روش عکس‌هایی خارق العاده از نوعی ساختارهای سلولی به نام خارهای دندریتی (Dendritic Spines) گرفتند. اگر نورون را یک درخت فرض کنیم، دندریت‌ها شاخه‌ها و خارهای دندریتی شاخک‌های شاخه‌ها هستند.

در این تحقیق از نوع جدیدی از تکنیک عکسبرداری مبتنی بر روش میکروسکوپی کاهش گسیل القایی (STED) استفاده شد که به میکروسکوپ‌ها اجازه عکسبرداری از اجسام بسیار کوچک با درخشان کردن آن‌ها را می‌دهد. در این تکنیک با استفاده از نور لیزر فقط کوچکترین مولکول‌ها درخشنده می‌شوند در نتیجه می‌توان تصاویری بسیار دقیق گرفت. با پیشرفت این روش دانشمندان توانسته‌اند از سلول‌ها عکس‌های سه بعدی بگیرند.

نقطه ضعف روش 3D STED این است که فقط می‌تواند از بافت‌های فوق العاده نازک عکسبرداری کند. محققان برای رفع این مشکل، تکنیک 3D STED را با روش دیگری به نام تحریک دو فوتونی (2PE) ترکیب کرده و تکنیک جدیدی به نام 3D-2PE-STED ابداع کردند.

تکنولوژی 3D-2PE-STED در آزمایشات عملکردی تحسین برانگیز داشت. آزمایش اول، روی کشت سلول (Cultured Cells) انجام شد و این فناوری توانست جزئیاتی ۱۰ برابر کوچکتر نسبت به روش 2PE را آشکار سازد. در آزمایش روی موش زنده محققان توانستند روی خارهای دندریتی زوم کرده و ساختار سه بعدی آن‌ها را با جزئیات بالا آشکار کنند. کیفیت عکس آنقدر بالا بود که محققان توانستند تفاوت در ساختار آن‌ها را پس از سه روز تشخیص دهند.

دانشمندان می‌گویند هیچ نشانه‌ای از آسیب زدن تکنیک 3D-2PE-STED به ساختار نورون‌ها و یا اثرگذاری آن روی رفتار موش مشاهده نشد، ولی با این وجود به تحقیقات بیشتر برای اطمینان از ایمن بودن آن جهت استفاده روی انسان نیاز است.

یافته‌های این تحقیق در ژورنال Optica منتشر شده است.