Da A a C mostra le perline su un vetrino ripreso da un microscopio sfuso. Da D a F sono le sfere se viste da un microendoscopio a lente convenzionale. Da G a I sono le immagini grezze del nuovo microendoscopio senza lenti ultra miniaturizzato del team di ricerca. I ricercatori affermano che queste immagini sono terribili, ma in realtà forniscono una grande quantità di informazioni sulla luce che passa che possono essere utilizzate nella ricostruzione computazionale per mettere insieme un'immagine finale più chiara. J a L sono immagini da G a I dopo la ricostruzione computazionale. Credito:Mark Foster
Gli ingegneri della Johns Hopkins hanno creato un nuovo endoscopio ultra miniaturizzato senza lenti, la dimensione di pochi capelli umani in larghezza, che è meno ingombrante e può produrre immagini di qualità superiore.
I loro risultati sono stati pubblicati oggi in Progressi scientifici .
"Generalmente, hai sacrificare le dimensioni o la qualità dell'immagine. Siamo stati in grado di ottenere entrambi con il nostro microendoscopio, "dice Mark Foster, professore associato di ingegneria elettrica e informatica presso la Johns Hopkins University e autore corrispondente dello studio.
Destinato all'esame dei neuroni che si attivano nel cervello di animali come topi e ratti, un microendoscopio ideale dovrebbe essere piccolo per ridurre al minimo il danno al tessuto cerebrale ma abbastanza potente da produrre un'immagine chiara.
Attualmente, i microendoscopi standard hanno un diametro compreso tra mezzo millimetro e pochi millimetri, e richiedono maggiore, lenti più invasive per una migliore immagine. Sebbene esistano microendoscopi senza lenti, la fibra ottica all'interno che scansiona un'area pixel per pixel si piega frequentemente e perde la capacità di imaging quando viene spostata.
Nel loro nuovo studio, Foster e colleghi hanno creato un microendoscopio ultra miniaturizzato senza lenti che, rispetto a un convenzionale microendoscopio a lente, aumenta la quantità di visibilità che i ricercatori possono vedere e migliora la qualità dell'immagine.
I ricercatori hanno raggiunto questo obiettivo utilizzando un'apertura codificata, o una griglia piatta che blocca casualmente la luce creando una proiezione in uno schema noto simile a colpire casualmente un pezzo di foglio di alluminio e lasciare che la luce attraversi tutti i piccoli fori. Questo crea un'immagine disordinata, ma uno che fornisce una quantità di informazioni su dove ha origine la luce, e quell'informazione può essere ricostruita computazionalmente in un'immagine più chiara. Nei loro esperimenti, Il team di Foster ha osservato le perline in diversi modelli su una diapositiva.
"Per migliaia di anni, l'obiettivo è stato quello di rendere l'immagine il più chiara possibile. Ora, grazie alla ricostruzione computazionale, possiamo catturare intenzionalmente qualcosa che sembra orribile e finire controintuitivamente con un'immagine finale più chiara, "dice Foster.
Inoltre, Il microendoscopio di Foster e del team non richiede movimento per mettere a fuoco oggetti a diverse profondità; usano la rifocalizzazione computazionale per determinare da dove ha avuto origine la luce in 3 dimensioni. Ciò consente all'endoscopio di essere molto più piccolo di uno tradizionale che richiede lo spostamento dell'endoscopio per la messa a fuoco.
Guardare avanti, il team di ricerca testerà il proprio microendoscopio con procedure di etichettatura fluorescente in cui i neuroni cerebrali attivi verranno contrassegnati e illuminati, per determinare con quanta precisione l'endoscopio può visualizzare l'attività neurale.
