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    Finestra di compensazione ottica del cranio non invasiva per l'imaging corticale

    Il diagramma schematico e le prestazioni della tecnica della finestra di compensazione ottica del cranio (SOCW). (a) Quattro fasi:immobilizzazione, schiarimento ottico del cranio, imaging corticale, e recupero. (b) Viene utilizzato un dispositivo di immobilizzazione della testa su misura costituito da un supporto per il cranio e una piastra personalizzata per ridurre gli artefatti da movimento durante l'imaging. (c) Struttura anatomica del cranio di topo. (d) Schema del SOCW. Uno strato di involucro di plastica viene posto sul cranio pulito per separare l'obiettivo ad immersione in acqua dall'agente di pulizia ottico (OCA). (e) Immagini rappresentative di fluorescenza dei dendriti attraverso il cranio, prima e dopo la pulizia ottica del cranio. Abbiamo scoperto che la qualità dell'immagine era notevolmente migliorata e che era sufficiente per l'imaging delle spine dendritiche attraverso il cranio liberato. (f) La profondità di imaging attraverso il SOCW. Proiezioni ortogonali (x-z) di dendriti, prima e dopo la pulizia ottica del cranio, dimostrando che la profondità aumenta ovviamente dopo la cancellazione (il parametro di imaging e l'elaborazione dei dati erano gli stessi). (g-h) La ripetibilità della tecnica SOCW. Imaging ripetuto dei dendriti (g) e delle spine (h) dei neuroni Thy1-YFP ottenuti nell'intervallo di 1 giorno. Barra della scala, 10 micron. Credito:finestra di compensazione ottica del cranio per l'imaging in vivo della corteccia del topo a risoluzione sinaptica. Yan Jie Zhao, Ting-Ting Yu, Chao Zhang, Zhao Li, Qing-Ming Luo, Tong-Hui Xu e Dan Zhu. Luce:scienza e applicazioni volume 7, pagina 17153 (2018)doi:10.1038/lsa.2017.153

    I ricercatori hanno dimostrato un approccio non invasivo per creare una finestra ottica nei crani dei topi per visualizzare il loro cervello. Prof. Dan Zhu e collaboratori della Huazhong University of Science and Technology, Cina, hanno testato l'uso di agenti schiarenti ottici (OCA) che hanno applicato sui crani nudi (peli e pelle rimossi) di topi viventi. Dopo il trattamento con OCA, il cranio diventa trasparente in pochi minuti, formando così una finestra visibile nella corteccia. In combinazione con la microscopia a due fotoni, questa tecnica consente l'imaging delle strutture fini dei neuroni, glia e il microcircolo nel cervello di topo. Data la sua maneggevolezza, sicurezza, ripetibilità e prestazioni eccellenti, questo metodo è promettente nella ricerca neuroscientifica. La ricerca è stata pubblicata su rivista Luce:scienza e applicazioni .

    L'osservazione e la manipolazione delle cellule della corteccia sono fondamentali per gli studi sulla struttura e la funzione del cervello. Però, la forte dispersione causata dal cranio sulla corteccia limita la profondità di penetrazione della luce nei tessuti, e quindi ostacola l'osservazione di strutture neuronali e microvascolarizzazione marcate con fluorescenza. Per superare questo ostacolo, ricercatore ha sviluppato vari metodi della finestra cranica, compresa la vetrata a teschio aperto, la finestra cranica del cranio assottigliato, e varianti. Ma questi metodi presentano dei limiti. La tecnica di pulizia ottica dei tessuti può ridurre la dispersione dei tessuti, che è diventato uno strumento importante per le applicazioni dell'imaging ottico nella ricerca biomedica. Però, l'attuale metodo di compensazione ottica è ampiamente utilizzato negli studi ex vivo di tessuti e organi, e ci sono pochi studi sulla trasparenza dei tessuti viventi.

    Il Prof. Dan Zhu ha proposto per primo lo studio della tecnica di clearing ottico in vivo. Nella fase iniziale, era concentrata sulla ricerca di diversi tipi di tessuto cutaneo. Prof. Tonghui Xu, Il collega del prof. Dan Zhu, è stato impegnato nella ricerca di neuroimaging corticale nei topi, e per l'imaging corticale in vivo, il cranio torbido diventa un grande collo di bottiglia. Dopo aver comunicato con il Prof. Tonghui Xu, Il prof. Dan Zhu ha iniziato a ricercare la pulizia ottica del tessuto cranico. Dopo sei anni di duro lavoro, hanno sviluppato un efficace, finestra di compensazione ottica del cranio sicura e commutabile. Attraverso questa finestra, il contrasto dell'immagine e la profondità dell'immagine sono significativamente migliorati, e le strutture corticali possono essere visualizzate a risoluzione sinaptica. Questa tecnica è molto promettente per gli studi sulla struttura e la funzione del cervello in stati fisiologici o patologici.

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