Видео один

С разрешения Института Аллена (файл документа)

Подписываясь, вы соглашаетесь с нашими Условиями использования и политикой. Вы можете отказаться от подписки в любое время.

Используя технологию, изначально разработанную для обнаружения дефектов в производстве электроники, ученые создали единственный в своем роде микроскоп для получения изображений мозга с невероятным разрешением.

Микроскоп, известный как «ExA-SPIM», его способность предоставлять беспрецедентные детали может улучшить наше понимание загадочных структур мозга и неврологических функций.

Последние достижения в области обработки тканей, маркировки и флуоресцентной микроскопии позволяют получить исключительное представление о структурах клеток и тканей при субдифракционном разрешении и чувствительности, близкой к одиночной молекуле.

Подобные достижения продолжают стимулировать открытия в различных областях биологии, включая нейробиологию.

Тем не менее, чтобы обеспечить молекулярную визуализацию трехмерных образцов в масштабах биологических тканей — от нанометров до сантиметров — необходимы новые микроскопы с большими полями зрения и более высокой пропускной способностью визуализации.

Более высокая производительность обработки изображений означает, что система может получать изображения быстрее, что позволяет генерировать и анализировать больше данных за более короткий период.

Помня об этом, Адам Глейзер, доктор философии, и его коллеги из Института Аллена в Сиэтле, США, создали новый микроскоп с селективным плоскостным освещением с помощью расширения (ExA-SPIM).

По сути, микроскоп использует плоскость лазерного луча для проникновения в образцы тканей, устраняя необходимость разрезания их на более мелкие участки.

Посмотрите, как команда собрала ExA-SPIM, в этом замедленном видеоролике:

Микроскоп создает изображения, которые позволяют ученым исследовать отдельные нейроны и их связи внутри всего мозга мыши, размером примерно с мармелад и содержащего около 80 миллионов нейронов.

Удивительно, но им удалось визуализировать специфические особенности, такие как кортикоспинальные нейроны в моторной коре макак и проследить аксоны в белом веществе человека.

Исследователи использовали специальные флуоресцентные метки, чтобы выделить определенные нейроны для наблюдения под микроскопом.

Институт Аллена / YouTube

Согласно пресс-релизу, новая машина представляет собой «своего рода световой микроскоп», новую технологию, которая использует двумерные (2D) световые плоскости для освещения тканей или клеток с поразительной точностью.

В случае с ExA-SPIM эти 2D-изображения сшиваются вместе, чтобы создать трехмерное изображение всего мозга мыши.

Кроме того, технология включает в себя элементы электронной промышленности, в том числе камеры обнаружения дефектов. Эти камеры изначально были разработаны для выявления мельчайших дефектов светодиодных чипов на конвейерных лентах на заводах по производству электроники.

Результатом интеграции этой технологии камеры в новые системы микроскопов является быстрое получение изображений с высоким разрешением.

Исследование, пока еще не прошедшее рецензирование, в котором освещаются последние результаты микроскопа, было опубликовано в препринте Biorxiv, и его можно найти здесь.

Аннотация исследования:

Последние достижения в области обработки тканей, маркировки и флуоресцентной микроскопии позволяют получить беспрецедентное представление о структуре клеток и тканей с субдифракционным разрешением и чувствительностью, близкой к одной молекуле, что способствует открытиям в различных областях биологии, включая нейробиологию. Биологическая ткань организована на масштабах от нанометров до сантиметров. Использование молекулярной визуализации трехмерных образцов в таком масштабе требует новых типов микроскопов с большими полями зрения и рабочим расстоянием, а также с более высокой производительностью визуализации. Мы представляем новый микроскоп с селективным плоским освещением с помощью расширения (ExA-SPIM) с ограниченной дифракцией и отсутствием аберраций в большом поле зрения (85 мм2) и рабочем расстоянии (35 мм). В сочетании с новыми методами очистки и расширения тканей микроскоп позволяет получать наноразмерные изображения образцов сантиметрового размера, включая весь мозг мыши, с разрешением, ограниченным дифракцией, и высоким контрастом без разделения на срезы. Мы иллюстрируем ExA-SPIM, реконструируя отдельные нейроны головного мозга мыши, визуализируя кортико-спинальные нейроны в моторной коре макака и отслеживая аксоны в белом веществе человека.