Los investigadores han desarrollado un microscopio específicamente para obtener imágenes de grandes grupos de células que interactúan en sus entornos naturales. El instrumento proporciona a los científicos una nueva herramienta para obtener imágenes de neuronas en animales vivos y podría proporcionar una visión sin precedentes de cómo interactúan las grandes redes de neuronas durante diversos comportamientos..
adentro óptica , la revista de la Optical Society para investigaciones de alto impacto, investigadores de la Universidad de Boston, EE. UU. Muestran que su nuevo sistema de microscopía confocal "multi-z" puede obtener imágenes de los cerebros de ratones vivos a una velocidad de video y con un campo de visión mayor quemilímetro.
La obtención de imágenes de grandes grupos de células requiere capturar detalles celulares o subcelulares a altas velocidades en un gran volumen 3D. Esto es desafiante porque la mayoría de los enfoques de imágenes vienen con compensaciones inherentes entre velocidad, campo de visión y resolución.
"Encontramos una manera de fusionar las características de imagen necesarias en un sistema de microscopía que es fácil de construir y operar", dijo Amaury Badon, primer autor del artículo. "También proporciona resultados en tiempo real sin la necesidad de datos complicadosanálisis o procesamiento de imágenes "
Adquisición de volúmenes de imágenes en 3D
El nuevo microscopio se basa en la microscopía confocal, una técnica comúnmente utilizada para la obtención de imágenes celulares. La microscopía confocal produce imágenes con alta resolución y contraste mediante el uso de un orificio físico para bloquear la luz desenfocada y dejar pasar la luz enfocada., escanear una muestra para adquirir suficientes imágenes 2D para reconstruir un volumen 3D lleva mucho tiempo y produce grandes cantidades de datos.
Para adquirir múltiples planos simultáneamente, los investigadores desarrollaron una forma de reutilizar la luz para obtener imágenes de las células en un plano para también obtener imágenes de las células más profundas en la muestra. Utilizaron un enfoque llamado iluminación extendida en la que la lente del objetivo del microscopio se llena solo parcialmente conla luz iluminadora, lo que permite que la luz llegue más profundamente a la muestra. La lente objetivo completa se utiliza para detectar fluorescencia, lo que proporciona una alta resolución. En lugar de tener un orificio, como las configuraciones confocales tradicionales, el nuevo microscopio tiene una serie de orificios reflectantesque cada captura la luz enfocada desde una profundidad diferente dentro de la muestra.
"Nuestro método se beneficia del contraste de la microscopía confocal al tiempo que puede extenderse a imágenes volumétricas sin sacrificar la velocidad", dijo Badon. "Aunque la iluminación extendida y los orificios reflectantes se han utilizado antes, esta es la primera vez que se combinaron en unaconfiguración del microscopio confocal de manera eficiente con la luz "
Los investigadores también adaptaron el microscopio para obtener imágenes a mayor escala que los microscopios confocales convencionales y lo diseñaron para obtener imágenes a velocidad de video. La adquisición rápida de imágenes era importante porque los indicadores de fluorescencia que monitorean la función celular generalmente operan en escalas de tiempo de unas pocas decenas de milisegundos.
Imagen de la actividad neuronal en animales vivos
Los investigadores demostraron el sistema de microscopía confocal multi-z al usarlo para obtener imágenes de gusanos enteros de C. elegans, que son demasiado grandes 500 a 800 micras de largo para obtener imágenes fácilmente de una vez con un microscopio confocal tradicional.monitoreó la actividad de 42 neuronas en todo el organismo, incluso cuando los gusanos se movían.
Luego usaron su microscopio para obtener imágenes de la región del hipocampo de un cerebro de ratón en un animal despierto cuya cabeza se mantuvo estacionaria. Pudieron obtener imágenes de la actividad de las neuronas dentro de un volumen de 1200 X 1200 X 100 micrones a velocidad de video. Usando un algoritmo, los investigadores pudieron identificar 926 neuronas en el volumen de la imagen.
Ahora están trabajando para mejorar la velocidad y la penetración en profundidad de la técnica, así como para hacer que el microscopio sea lo más versátil y fácil de usar posible.
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Materiales proporcionado por La sociedad óptica . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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