Uscita fibra multimodale (in basso) rispetto al tradizionale imaging a scansione raster (in alto) utilizzato in microendoscopia. Credito:Benjamin Lochocki
Una fibra ottica sottile come una ciocca di capelli promette di essere utilizzata in studi sui tessuti profondi minimamente invasivi del cervello dei pazienti che mostrano gli effetti del morbo di Alzheimer e di altri disturbi cerebrali. La ricerca potrebbe gettare le basi per l'imaging cerebrale in vivo minimamente invasivo negli studi di laboratorio e il monitoraggio dell'attività neuronale nel tempo in pazienti con disturbi neurologici.
"La fibra ultrasottile multimodale si adatterebbe facilmente a un ago per agopuntura e sappiamo che questi aghi possono essere inseriti nel corpo di chiunque quasi senza dolore, consentendo potenzialmente l'imaging dei tessuti profondi in tempo reale", ha affermato il coautore Benjamin Lochocki, della Vrije Universiteit Amsterdam.
La sfida consiste nell'aumentare in modo efficiente la risoluzione dell'immagine a livello subcellulare, perché la perdita di informazioni è inevitabile a causa del rimescolamento della luce. In Fotonica APL , ricercatori nei Paesi Bassi affrontano questa sfida con l'imaging compressivo basato su speckle (SBCI) che sfrutta a proprio vantaggio il leggero rimescolamento delle fibre multimodali.
Le fibre ottiche, una soluzione ben nota per guidare la luce su lunghe distanze, hanno attirato sempre più l'attenzione nella microendoscopia come un modo migliore per accedere ai tessuti profondi, grazie alle loro dimensioni minuscole. Inoltre eliminano la necessità di etichettatura fluorescente, un passaggio complicato e costoso.
Lo scrambling della luce viene in genere affrontato modellando il fronte d'onda di un raggio incidente per ridurre la dispersione e creare un raggio focalizzato all'estremità distale della fibra. Tuttavia, questa tecnica presenta limitazioni nella velocità di acquisizione e nella produzione di immagini di tessuti profondi di alta qualità.
SBCI altera la posizione di ingresso del raggio laser per creare pattern di macchie casuali multipli e non correlati all'uscita della fibra. Un algoritmo informatico può ricostruire un'immagine dell'oggetto in base al modello e alle informazioni raccolte.
Questa "imaging compressivo" riduce la quantità di misurazioni dei pixel necessarie per ricostruire un'immagine di qualità simile o migliore rispetto all'imaging raster standard utilizzato negli endoscopi e nei microscopi convenzionali. SBCI può produrre immagini ad alta risoluzione fino a 11 volte più velocemente, per uno spazio tre volte più grande, rispetto al tradizionale approccio di scansione raster.
La tecnica è stata utilizzata per visualizzare la lipofuscina, pigmento fluorescente correlato all'età che si accumula nel tempo come scorie metaboliche nel soma, la parte dei neuroni che contiene il nucleo ed è responsabile della produzione di neurotrasmettitori. Un accumulo anomalo di lipofuscina potrebbe essere associato alla progressione della malattia di Alzheimer, sebbene vi sia poca comprensione di questo processo.
L'accumulo di pigmento è stato visualizzato in un campione di tessuto cerebrale di un donatore malato di Alzheimer, ottenuto tramite la Netherlands Brain Bank. + Esplora ulteriormente
