Новая технология микроскопии позволила глубже изучить живую мозговую ткань

Ученые совершили квантовый скачок в нейробиологии, представив миру принципиально новую микроскопическую платформу, позволяющую заглянуть в самое сердце живой мозговой ткани с невиданной ранее четкостью. Эта передовая технология, разработанная в стенах MIT, объединяет в себе мощь световой и звуковой визуализации, открывая беспрецедентные возможности для изучения сложнейших процессов, происходящих в мозге.

В основе этой инновационной системы, получившей название «Мультифотонный Вход — Акустический Выход» (Multiphoton-In and Acoustic-Out), лежит двухэтапный процесс:

Сверхмощный, ультракороткий световой импульс с увеличенной длиной волны проникает сквозь плотную структуру мозговой ткани, достигая целевых молекул внутри отдельных клеток. Этот «трехфотонный свет» избирательно возбуждает интересующие исследователей молекулы.

Вместо традиционного улавливания слабого флуоресцентного сигнала, система регистрирует звуковые волны, генерируемые клеткой. Поглощение световой энергии вызывает мгновенное тепловое расширение внутри клетки, порождая ультразвуковые колебания, распространяющиеся в окружающую ткань. Высокочувствительный ультразвуковой микрофон улавливает эти звуки, которые затем преобразуются в детальное изображение структуры и активности клетки.

Эта технология позволила ученым визуализировать молекулу NAD(P)H, ключевого игрока в клеточном метаболизме и нейронной активности, на глубине 1,1 миллиметра внутри человеческого церебрального органоида. Это в пять раз превышает возможности существующих методов микроскопии, не требующих использования меток.

Ключевым преимуществом является неинвазивность метода. Отсутствие необходимости в дополнительных химических веществах или генетической модификации клеток делает систему перспективной для клинического применения. В частности, она может быть использована для обнаружения биомаркеров таких заболеваний, как болезнь Альцгеймера, непосредственно во время нейрохирургических операций.

В настоящее время исследования проводятся в лабораторных условиях (in vitro и ex vivo), но команда ученых активно работает над адаптацией системы для визуализации живых организмов. Этот прорыв открывает новую эру в нейробиологии, обещая значительно ускорить наше понимание работы мозга на клеточном уровне и приблизить нас к разработке новых методов лечения неврологических заболеваний.

Источник: news.mit.edu