Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Fysik

Ikke -invasivt kranium optisk clearing vindue til kortikal billeddannelse

Det skematiske diagram og udførelsen af ​​teknikken til optisk rydning af kraniet (SOCW). (a) Fire trin:immobilisering, kranium optisk clearing, kortikal billeddannelse, og genopretning. (b) En specialbygget anordning til immobilisering af hovedet, der består af en kraniumholder og en specialbygget plade, bruges til at reducere bevægelsesartefakter under billeddannelse. (c) Anatomisk struktur af museskalle. (d) Skematisk af SOCW. Et lag plastfolie anbringes over den ryddede kranium for at adskille vanddæmpningsobjektet fra det optiske rensemiddel (OCA). (e) repræsentative fluorescensbilleder af dendritterne gennem kraniet, før og efter kranium optisk clearing. Vi fandt ud af, at billedkvaliteten var betydeligt forbedret, og at den var tilstrækkelig til at afbilde de dendritiske rygsøjler gennem det ryddede kranium. (f) Billeddybden gennem SOCW. Ortogonale (x-z) fremskrivninger af dendritter, før og efter optisk clearing af kraniet, viser, at dybden øges tydeligvis efter rydning (billeddannelsesparameteren og databehandlingen var den samme). (g-h) SOCW-teknikkens gentagelighed. Gentagen billeddannelse af dendritter (g) og rygsøjler (h) af Thy1-YFP neuroner opnået over 1-d interval. Skala bar, 10 μm. Kredit:Skull optisk clearing vindue til in vivo billeddannelse af musebarken ved synaptisk opløsning. Yan-Jie Zhao, Ting-Ting Yu, Chao Zhang, Zhao Li, Qing-Ming Luo, Tong-Hui Xu &Dan Zhu. Lys:Videnskab og applikationer bind 7, side 17153 (2018) doi:10.1038/lsa.2017.153

Forskere har demonstreret en ikke -invasiv tilgang til at skabe et optisk vindue i kranierne af mus til at forestille sig deres hjerner. Prof. Dan Zhu og kolleger fra Huazhong University of Science and Technology, Kina, testet brugen af ​​optiske clearingmidler (OCA'er), som de påførte de nøgne kranier (hår og hud fjernet) på levende mus. Efter behandling med OCA'er, kraniet bliver gennemsigtigt inden for få minutter, derved danner et synligt vindue ind i cortex. Kombineret med to-foton mikroskopi, denne teknik tillader billeddannelse af de fine strukturer af neuroner, glia og mikrovaskulaturen i musens hjerne. I betragtning af den lette håndtering, sikkerhed, repeterbarhed og fremragende ydeevne, denne metode har lovende i neurovidenskabelig forskning. Forskningen er blevet offentliggjort i tidsskrift Lys:Videnskab og applikationer .

Observation og manipulation af celler i cortex er afgørende for undersøgelser af hjernens struktur og funktion. Imidlertid, den stærke spredning forårsaget af kraniet over cortex begrænser lysets indtrængningsdybde i væv, og hindrer således observation af fluorescensmærkede neuronale strukturer og mikrovaskulatur. For at overvinde denne forhindring, forsker udviklede forskellige kranialvinduesmetoder, herunder glasvinduet med åbent kranium, kranialvinduet med udtyndet kranium, og varianter. Men disse metoder har begrænsninger. Vævets optiske rydningsteknik kan reducere spredning af væv, som er blevet et vigtigt redskab til anvendelse af optisk billeddannelse i biomedicinsk forskning. Imidlertid, den nuværende optiske clearingmetode bruges meget i ex vivo -undersøgelser af væv og organer, og der er få undersøgelser om at gøre levende væv gennemsigtige.

Professor Dan Zhu foreslog først undersøgelsen af ​​in vivo optisk clearingteknik. I den tidlige fase, hun var fokuseret på at undersøge forskellige typer hudvæv. Prof.Tonghui Xu, Prof. Dan Zhu's kollega, har været involveret i forskning af kortikal neuroimaging hos mus, og til in vivo kortikal billeddannelse, den grumsede kranium bliver en stor flaskehals. Efter at have kommunikeret med prof. Tonghui Xu, Prof. Dan Zhu begyndte at undersøge optisk clearing af kranietvæv. Efter seks års hårdt arbejde, de udviklede en effektiv, sikkert og omskifteligt kranium optisk rydningsvindue. Gennem dette vindue, billedkontrasten og billeddybden er væsentligt forbedret, og kortikale strukturer kan afbildes ved synaptisk opløsning. Denne teknik har et stort løfte om undersøgelser af hjernens struktur og funktion i fysiologiske eller sygdomstilstande.

Varme artikler