I progressi nelle tecniche di microscopia hanno spesso innescato importanti scoperte nel campo delle neuroscienze, consentendo intuizioni vitali nella comprensione del cervello e promettendo nuovi trattamenti per malattie neurodegenerative come l'Alzheimer e il Parkinson. Una sezione speciale su "Super-resolution Microscopy of Neural Structure and Function" nell'ultimo numero della rivista Neurofotonica , pubblicato da SPIE, la società internazionale di ottica e fotonica, dettaglia questo lavoro in rapporti su nuove ricerche e recensioni innovative.

A partire dalla tecnica del Golgi alla fine del XIX secolo, alla microscopia elettronica negli anni '50, alla microscopia confocale fluorescente e a due fotoni alla fine del XX secolo, tecniche di microscopia hanno guidato importanti scoperte nelle neuroscienze, notare i redattori ospiti Valentin Nägerl e Jean-Baptiste Sibarita dell'Université de Bordeaux e del CNRS nel loro editoriale per la sezione speciale.

"Fornendo risoluzioni spaziali e temporali più elevate, così come più contrasto e specificità, queste tecniche innovative hanno ampiamente informato la nostra visione di come funziona il cervello, " scrivono gli editori.

La microscopia a fluorescenza a super risoluzione "è l'ultimo raggio nella ruota rivoluzionaria, " Notano i redattori ospiti. "Riconosciuto con il Premio Nobel per la chimica nel 2014 per aver superato la barriera di diffrazione della microscopia ottica, sblocca un nuovo potenziale per capovolgere la ricerca biologica a livello molecolare. Dieci anni dopo il loro sviluppo in una manciata di laboratori, le tecniche di microscopia a super risoluzione hanno preso piede a macchia d'olio e ora vengono utilizzate abitualmente in un gran numero di laboratori di biologia".

Mentre la microscopia a super risoluzione è un'aggiunta relativamente recente all'arsenale di strumenti disponibili per la ricerca neuroscientifica, ha affermato il caporedattore di Neurophotonics David Boas del Massachusetts General Hospital, Facoltà di Medicina di Harvard, "l'ampiezza delle applicazioni di grande impatto sta crescendo rapidamente. Questa sezione speciale fornisce un'istantanea di questa crescita con una raccolta di articoli interessanti che illustrano l'ampiezza delle applicazioni".

Articoli nella sezione, molti di loro accessibili tramite accesso aperto, aiutare a convalidare e valutare nuove tecniche confrontandole con approcci più consolidati. Tra loro:

In "Filling the gap:aggiungendo la super-risoluzione alla tomografia a matrice per l'identificazione ultrastrutturale e molecolare correlata di sinapsi elettriche al connettoma di C. elegans, Sebastian Matthias Markert dell'Università di Würzburg e coautori descrivono un nuovo metodo per correlare le informazioni molecolari con il contesto ultrastrutturale. Il loro scopo è consentire ai ricercatori di sezionare le basi molecolari dell'organizzazione ultrastrutturale e della funzione delle sinapsi elettriche in modo preciso e sicuro.

La produzione di mappe su nanoscala dell'organizzazione delle proteine ​​sulle superfici cellulari o all'interno degli organelli è un'altra prospettiva entusiasmante nella microscopia a super risoluzione. In "Conteggio dei numeri delle proteine ​​sinaptiche:quantificazione assoluta e tecniche di imaging di singole molecole, "Angela Patrizio e Christian Specht dell'École Normale Supérieure descrivono come le tecniche di microscopia a singola molecola offrono opportunità senza precedenti per studiare il contenuto e la dinamica delle proteine ​​nei compartimenti funzionali chiave.

Uno dei primi segni distintivi delle malattie neurodegenerative come l'Alzheimer e il Parkinson è il mal ripiegamento e l'autoaggregazione delle proteine ​​in strutture amiloidi che si ritiene provochino il caos su neuroni e sinapsi. In "Sondaggio dell'aggregazione della proteina amiloide con metodi ottici a super-risoluzione:dalla provetta ai modelli di malattia", Clemens Kaminski e Gabriele Kaminski Schierle dell'Università di Cambridge spiegano il potenziale delle nuove tecniche di super-risoluzione ottica per fornire informazioni sul meccanismo molecolare del processo di autoassemblaggio patogeno in vitro e all'interno delle cellule.