Ver o que diabos está acontecendo dentro de nós é útil para muitos aspectos da medicina moderna. Mas porquê fazer isso sem trinchar e trinchar em pedaços barreiras porquê músculos e osso para observar tecidos vivos intactos, porquê nosso cérebro, é uma coisa difícil de fazer.

Estruturas espessas e inconsistentes, porquê ossos, espalham a luz de maneira imprevisível, tornando difícil entender o que está acontecendo por trás delas. E quanto mais fundo você deseja ver, mais luz dispersa escurece uma estrutura biológica fina e frágil.

Há muitas opções para pesquisadores que desejam ver porquê os tecidos vivos atuam truques ópticos inteligentes transmudar imagens dispersas que se movem em certas frequências em imagens. Mas quando você corre o risco de danificar tecidos ou percorrer somente em profundidades rasas, todos têm desvantagens.

Uma equipe de cientistas descobriu agora uma maneira de gerar uma imagem nítida da luz infravermelha espalhada emitida por um laser, mesmo depois de passar por uma espessa classe de osso.

“Nosso microscópio nos permite investigar estruturas internas finas nas profundezas dos tecidos vivos que não podem ser resolvidas por qualquer outro meio,” dit físicos Seokchan Yoon e Hojun Lee da Universidade da Coréia.

Embora uma técnica chamada microscopia de três fótons tenha conseguido tomar imagens de neurônios sob o crânio de um rato antes, a maioria das tentativas de obter imagens cristalinas de cabeças de carcaças de animais exige o galanteio de aberturas no crânio.

A microscopia de três fótons usa comprimentos de vaga maiores e um gel peculiar para ajudar a ver além do osso, mas este método só pode penetrar profundamente e combinar frequências de luz de uma forma que corre o risco de danificam moléculas biológicas delicadas.

Combinando técnicas de imagem com o poder da óptica adaptativa computacional anteriormente distorção óptica correta na astronomia terrestre, Yoon e seus colegas foram capazes de gerar as primeiras imagens de subida solução de redes neurais de camundongos por trás de seu crânio virgem.

Antes e depois do processamento da imagem por algoritmo de correção de anomalia. (Yoon et al, Comunicações sobre a natureza, 2020)

Eles chamam sua novidade tecnologia de imagem de microscopia de matriz de reflexão de varredura a laser (LS-RMM). É fundamentado em microscopia confocal de varredura a laser convencional, a menos que detecte a dissipação de luz não somente na profundidade sendo capturada, mas também obtenha uma resposta de ingressão-saída completa da interação luz-meio: sua matriz de reflexão.

Quando a luz (neste caso, de um laser) passa por um objeto, alguns fótons viajam diretamente, enquanto outros são desviados. O osso, com sua estrutura interna complexa, é particularmente bom para espalhar luz.

Quanto mais longe a luz deve viajar, mais esses fótons balísticos se espalham para fora da imagem. A maioria das técnicas de microscopia conta com essas ondas de luz de disparo direto para erigir uma imagem clara e pomposo. O LS-RRM usa uma matriz peculiar para aproveitar ao sumo qualquer lio de luz falho.

Depois de registrar a matriz de reflexão, a equipe usou a programação de óptica adaptativa para qualificar quais partículas de luz definem e quais são escuras. Junto com um modulador espacial de luz para ajudar a emendar outras aberrações físicas que ocorrem em escalas tão pequenas de imagens, eles foram capazes de gerar uma imagem das redes neurais do mouse a partir dos dados.

“A identificação de aberrações de frente de vaga é baseada no contraste da refletância intrínseca dos alvos”, disse a equipe. eles explicam em seu papel. “porquê tal, não requer rotulagem fluorescente e superior poder de excitação.”

A visualização de estruturas biológicas em seu contexto oriundo de vida pode revelar mais sobre seus papéis e funções, além de permitir uma detecção mais fácil de problemas.

“Isso vai nos ajudar muito no diagnóstico precoce da doença e percorrer as pesquisas em neurociência”, dit Yoon e Lee.

O LS-RMM é restringido pelo poder de computação, pois requer cálculos intensos e demorados para processar aberrações complicadas de pequenas áreas detalhadas. Mas a equipe sugere que seu algoritmo de correção de anomalia também pode ser aplicado a outras técnicas de imagem para permitir que eles resolvam imagens mais profundas também.

Mal podemos esperar para ver o que essa novidade tecnologia escondida dentro de nós irá revelar.

Esta pesquisa foi publicada em Comunicações sobre a natureza.

Este item foi reescrito, traduzido de uma publicação em inglês. Clique cá para acessar a material original (em inglês)!