חוקרים בקורנל חשפו טכנולוגיית הדמיה מתקדמת המסוגלת להדמיה חסרת תקדים בשדה עמוק ורחב של פעילות המוח ברזולוציה של תא בודד. המיקרוסקופ החדשני, ששמו DEEPscope, משלב טכניקות של מיקרוסקופיה של שני פוטונים ושלושה פוטונים כדי ללכוד פעילות עצבית בקנה מידה גדול ופרטים מבניים שלא היו נגישים בעבר.
מיקרוסקופיה רב-פוטונים מסורתית, אבן יסוד להדמיית רקמות עמוקה, עומדת בפני מגבלות משמעותיות בהדמיית עומק ושדה ראייה, במיוחד ברקמות ביולוגיות מפוזרות מאוד כמו המוח. כדי למנוע נזק תרמי, עומק ההדמיה גדל בדרך כלל על חשבון שדה ראייה מתכווץ אקספוננציאלי, מה שהופך את זה למאתגר לצפות ברשתות נוירונים בקנה מידה גדול. DEEPscope מטפל באילוצים אלה על ידי שילוב חבילה של טכניקות חדשות, המאפשרות לחוקרים לדמיין אזורי מוח נרחבים בעומקים חסרי תקדים.
המפתח להתקדמות זו היא מערכת העירור האדפטיבית של DEEPscope וסכימת סריקת מצולעים מרובה מוקדים, המאפשרות יצירת פלואורסצנטי יעילה להדמיה של שדה ראייה גדול. חידושים אלה מאפשרים להשיג הדמיה ברזולוציה גבוהה על פני 3.23 x 3.23 מ"מ2 שדה עם מהירות הדמיה המספיקה ללכידת פעילות עצבית בשכבות קליפת המוח העמוקות ביותר של מוחות עכברים. היכולת לבצע הדמיה בו-זמנית של שני פוטונים ושלושה פוטונים משפרת עוד יותר את הרבגוניות של המערכת, ומאפשרת חקר מפורט של אזורים רדודים ועמוקים כאחד.
במחקרם הדגימו החוקרים את היכולת של DEEPscope לצלם עמודות קליפת המוח שלמות ומבנים תת-קורטיקליים ברזולוציה של תא בודד. הם תיעדו בהצלחה פעילויות נוירונים באזורי מוח עמוקים של עכברים מהונדסים, תוך התבוננות בלמעלה מ-4,500 נוירונים בשכבות רדודות ועמוקות כאחד. יתרה מכך, DEEPscope אפשרה הדמיה של דג זברה בוגר במוח כולו, תוך לכידת פרטים מבניים בעומקים של יותר מ-1 מ"מ ולרוחב שדה רחב מ-3 מ"מ-; ראשון בתחום מדעי המוח.
DEEPscope מייצג התקדמות משמעותית בטכנולוגיית הדמיית מוח. בפעם הראשונה, אנו יכולים לדמיין מעגלים עצביים מורכבים בבעלי חיים חיים בקנה מידה ועומק כה גדולים, לספק תובנות על תפקוד המוח ואפשר לפתוח אפיקים חדשים למחקר נוירולוגי."
אהרון מוק, המחבר הראשי של המחקר
ניתן לשלב בקלות את הטכניקות שהוכחו במיקרוסקופים מולטיפוטונים קיימים, מה שהופך אותם לנגישים לשימוש נרחב במדעי המוח ובתחומים אחרים הדורשים הדמיה של רקמות עמוקות. על ידי התגברות על מגבלות קודמות, DEEPscope מציבה סטנדרט חדש להדמיה עמוקה ברזולוציה גבוהה של רקמות חיות בשדה גדול, ומבטיחה לקדם את ההבנה שלנו לגבי הרשתות המורכבות של המוח ותפקידן בבריאות ובמחלות.
