研究人員將大腦的微觀細(xì)節(jié)帶入更清晰的焦點(diǎn)

科學(xué)中最大的挑戰(zhàn)之一是研究大腦的解剖結(jié)構(gòu)和細(xì)胞結(jié)構(gòu)。

以高分辨率準(zhǔn)確地可視化大腦的復(fù)雜結(jié)構(gòu)對(duì)于提高我們對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能的理解至關(guān)重要。

由、英國和德國的科學(xué)家開發(fā)的一項(xiàng)有前途的新技術(shù)現(xiàn)在正在使大腦的微觀細(xì)節(jié)變得更加清晰，即使在宏觀體積上也是如此。

在今天發(fā)表在《自然方法》雜志上的一篇論文中，研究人員描述了他們的系統(tǒng)，稱為通過瞳孔分割圖像相位檢測(cè)(或 RAPID)的快速自動(dòng)對(duì)焦，代表了小鼠大腦成像的突破。

這種新技術(shù)可能會(huì)對(duì)神經(jīng)科學(xué)產(chǎn)生重大影響，使在亞細(xì)胞水平上對(duì)全腦結(jié)構(gòu)進(jìn)行定量分析成為可能。

該研究的第一作者、佛羅倫薩大學(xué)物質(zhì)物理學(xué)研究員 Ludovico Silvestri 博士說：“缺乏能夠以高分辨率分析大量體積的儀器，這限制了我們對(duì)全腦結(jié)構(gòu)的研究僅限于粗略、低分辨率級(jí)別。

“目前采用的光片顯微鏡方法與能夠使生物組織透明的化學(xué)協(xié)議相結(jié)合，無法在大于幾百微米的樣本中保持高分辨率。”

該論文的合著者、國家研究委員會(huì)國家光學(xué)研究所 (CNR-INO) 的 Leonardo Sacconi 博士補(bǔ)充說：“超出這些維度，生物組織開始表現(xiàn)得像一個(gè)透鏡，破壞了顯微鏡，從而使圖像變得模糊。”

借助 RAPID，研究人員提出了一種與光片顯微鏡兼容的新自動(dòng)對(duì)焦技術(shù)，該技術(shù)能夠?qū)崟r(shí)自動(dòng)校正樣品本身引入的未對(duì)準(zhǔn)。在立方厘米大小的清除樣本中，例如完整的小鼠大腦，自動(dòng)聚焦消除了圖像退化，從而增強(qiáng)了定量分析。

新方法的靈感來自反射式相機(jī)中的光學(xué)自動(dòng)對(duì)焦系統(tǒng)，其中一組棱鏡和鏡頭將圖像的模糊轉(zhuǎn)換為橫向運(yùn)動(dòng)。這允許實(shí)時(shí)穩(wěn)定顯微鏡的對(duì)準(zhǔn)，產(chǎn)生更清晰、更詳細(xì)的圖像。

Caroline Müllenbroich 博士是該論文的合著者，她是 Marie Sk?odowska Curie 研究員和格拉斯哥大學(xué)物理與天文學(xué)院的講師。Müllenbroich 博士為顯微鏡和自動(dòng)對(duì)焦系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)施做出了貢獻(xiàn)。

Müllenbroich 博士說：“雖然我們最初為光片顯微鏡發(fā)明了 RAPID，但這種自動(dòng)對(duì)焦技術(shù)實(shí)際上適用于所有寬視野顯微鏡技術(shù)。它非常通用且與樣本無關(guān)，具有神經(jīng)科學(xué)以外的多種應(yīng)用。”

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