Микроскоп нового типа позволяет видеть мозг сквозь неповрежденный череп

Ученые изобрели микроскоп нового типа, который позволяет увидеть биологические ткани сквозь неповрежденный череп. В нем используется комбинация аппаратной и программной адаптивной оптики для восстановления изображения объекта.

Неинвазивные микроскопические методы, такие как оптическая когерентная и двухфотонная микроскопия, обычно используются для визуализации живых тканей in vivo. Когда свет проходит через биологические ткани, генерируются два типа света: баллистические и многократно рассеянные фотоны.

Баллистические фотоны проходят прямо через объект, без отклонения. Они используются для восстановления изображения объекта. В свою очередь, многократно рассеянные фотоны генерируются с помощью случайных отклонений при прохождении света через материал. В итоге они проявляются как зернистый шум на изображении. По мере того как свет распространяется все дальше, разница между рассеянными и баллистическими фотонами все возрастает, тем самым скрывая информацию об изображении.

У костных тканей множество сложных внутренних структур. Они вызывают сильное многократное рассеяние света и сложные оптические аберрации. Когда необходимо получить оптическое изображение мозга мыши через неповрежденный череп, тонкие структуры нервной системы трудно визуализировать. Мешает зернистый шум и другие искажения изображения. Это серьезное препятствие в нейробиологических исследованиях, где мыши часто используются в качестве модельного объекта. Из-за таких ограничений в методах визуализации череп мышей необходимо удалить или истончить, чтобы исследовать нейронные сети тканей мозга под ним.

Группа исследователей под руководством профессора Чои Воншика из Центра молекулярной спектроскопии и динамики Института фундаментальных наук (IBS) в Сеуле, Южная Корея, совершила крупный прорыв в оптической визуализации глубоких тканей. Они разработали новый оптический микроскоп, который может получать изображения через неповрежденный череп мыши. В итоге ученым доступна микроскопическая карта нейронных сетей в тканях мозга без потери пространственного разрешения.

Схема микроскопа с отражающей матрицей, разработанного исследователями Центра молекулярной спектроскопии и динамики IBS. Предоставлено: IBS

Новый микроскоп с отражающей матрицей и сочетает в себе возможности как аппаратного обеспечения, так и вычислительной адаптивной оптики (AO). Эта технология изначально разрабатывалась для наземной астрономии, чтобы корректировать оптических аберрации. Обычный конфокальный микроскоп измеряет сигнал отражения только в фокусной точке освещения и отбрасывает весь нефокусный свет.

Новый микроскоп с отражающей матрицей регистрирует все рассеянные фотоны в положениях, отличных от фокусной точки. Затем рассеянные фотоны корректируются с помощью вычислений с использованием нового алгоритма CLASS (замкнутое накопление однократного рассеяния. Этот алгоритм АО использует весь рассеянный свет для выборочного извлечения баллистического света и исправления оптических аберраций. 

У микроскопа с отражательной матрицей есть большое преимущество в том, что его можно напрямую комбинировать с обычным двухфотонным микроскопом, который уже широко используется в области наук о жизни. 

Наш микроскоп позволяет исследовать тонкие внутренние структуры глубоко в живых тканях. Это очень поможет в ранней диагностике заболеваний и ускорит исследования в области нейробиологии.

Профессор-исследователь Юн Сокчан

Читать также

Ледник «Судного дня» оказался опаснее, чем думали ученые. Рассказываем главное

Найдено предполагаемое царство исчезнувших хеттов. Что обнаружили археологи?

Открыт фермент, который обращает вспять старение клеток

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
Тайны древней звезды по соседству изучили, «подслушав ее песню»
Космос
Baidu делает ИИ для перевода звуков животных в человеческую речь
Наука
Оказалось, ИИ врет чаще при одном условии: как этого избежать
Новости
Суперкомпьютер Маска сжирает электричество как 300 000 домов: люди протестуют
Новости
Посмотрите, как робот стремительно отбивает подачи в настольном теннисе
Новости
Физики исполнили мечту алхимиков: свинец в коллайдере превратили в золото
Наука
Создано музыкальное приложение для реабилитации после инсульта
Наука
«Эффект аккордеона» превращает жесткий графен в эластичный материал
Наука
ИИ восстановил имя автора свитка, который пережил последний день Помпеи
Наука
Частный лунный модуль вышел на орбиту спутника после двух месяцев полета
Космос
Предок тираннозавра «иммигрировал» в Америку из Азии, считают ученые
Наука
Обновленный Gemini 2.5 Pro от Google возглавил рейтинг ИИ для разработчиков
Новости
Ученые решили проблему, которая мешала запуску термоядерных реакторов почти 70 лет
Наука
Китайское «супероружие» для подводных диверсий оказалось не таким, как считалось
Новости
Отключение мобильного интернета в Москве: какие последствия для бизнеса
Новости
Киберполиция назвала новые схемы мошенников: как они воруют аккаунты на «Госуслугах»
Новости
Хокинг предсказал гибель Земли: оказалось, НАСА сочло угрозу реальной
Наука
Создатель Ethereum признал свои ошибки и решил изменить криптовалюту
Новости
«Ред ОС 8» заработала на Arm-платформах — теперь и на «Байкале»
Новости
Компания Цукерберга использовала уязвимость подростков для рекламы
Новости