Forskere skaber vindende mikroskopiske billeder

Den naturlige verden tjente som inspiration for Ohio State University-forskerne, hvis mikroskopbilleder blev annonceret mandag (13. september) blandt de 20 bedste vindere i 2021 Nikon Small World Photomicrography Competition.

Konkurrencen var hård:Næsten 1, 900 billeder fra 88 lande blev indsendt til behandling.

Andrea Tedeschi, assisterende professor i neurovidenskab, placeret på sjettepladsen i den årlige konkurrence med sit billede af hele netværket af blodkar, der snor sig gennem en voksen musehjernes sensorisk-motoriske cortex, et område involveret i at kontrollere sensorisk og motorisk integration.

Tong Zhang og Paul Stoodley, underdirektør og direktør, henholdsvis, af Ohio State's Campus Microscopy and Imaging Facility (CMIF), placeret på en syvendeplads i konkurrencen med et nærbillede af et flåthoved, der takket være et avanceret farveskema, giver et detaljeret overblik over, hvordan skadedyrets mund er opbygget.

"Naturen er smuk. Det er et meget vigtigt punkt at overveje, fordi vi studerer noget fantastisk. Og det tilfører os en masse positiv energi, " sagde Tedeschi. "Igennem mine studier blev jeg mere og mere interesseret i mikroskopi, ikke som en teknik, men som et værktøj til at dykke dybere ned i det ukendte."

Tedeschis laboratorium fokuserer på at forstå, hvordan slagtilfælde, rygmarvsskade og hjernetraume forstyrrer strukturen og funktionen af ​​nerveceller og snoede blodkar i musens centralnervesystem, i håb om at gøre opdagelser, der påvirker den kliniske indsats for at fremme helbredelse.

Han har perfektioneret en teknik, der giver mulighed for visualisering af hvert enkelt blodkar i den lille musehjerne.

"Alt, der modtager en blodforsyning, kan afbildes under et mikroskop uden at miste nogen detaljer om den fine struktur af vaskulaturen, hele vejen til kapillærerne - det fine og indviklede sidste trin af iltudveksling i væv, " sagde Tedeschi, også medlem af Ohio State's Chronic Brain Injury Discovery Theme.

Selvom neuroforskere har en tendens til at fokusere på nervebanerne i hjernen og centralnervesystemet, forskning i blodgennemstrømningens indvirkning på udviklingen af ​​neurodegenerative sygdomme vinder frem. Og at kunne se, hvor indviklet vaskulaturen er, har fået Tedeschi til at grave dybere ned i sammenhængen mellem blodforsyning og hjernefunktion.

"Vi har en tendens til at tro, at neuroner og neuronale kredsløb er den mest komplekse struktur, men i virkeligheden, hvis du overlejrer billederne, du kan forstå, at hjernevaskulatur er lige så kompleks som neuronarkitekturen, " sagde han. "Hvis du vil finde ud af, hvor en sygdom starter, du har brug for adgang til strukturen, så du kan forstå de fine detaljer, du måske overser."

Det farverige tick-hoved-billede skabt af Zhang og Stoodley var et prøvebillede, ikke relateret til nogen igangværende forskning. Men værket har en direkte forbindelse til hverdagen for de to, der administrerer operationer af kernemikroskopi- og billedbehandlingsfaciliteten i Ohio State's Office of Research and Comprehensive Cancer Center. Som senior mikroskopist, Zhang giver træning, konsultation og teknisk support for at sikre, at anlæggets Ohio State, Akademiske brugere og industribrugere tager de bedst mulige billeder til deres projekter.

Sammen med at køre CMIF, begge er aktive forskere. Stoodley, en professor i mikrobiel infektion og immunitet, fokuserer sin forskning på at identificere nøgleprocesser i udviklingen og persistensen af ​​biofilm, samfund af bakterier, der lever og kommunikerer med hinanden, på laboratoriebænken og i kliniske og industrielle omgivelser. Zhang studerer dynamikken mellem to cellekomponenter, mitokondrierne, der leverer energi, og cytoskeletnetværkene, der hjælper celler med at bevare deres form, og hvordan de forholder sig til sygdom.

Blodsugende flåter er almindelige vektorer for sygdomme hos mennesker og dyr, og Zhang satte sig for at give et detaljeret billede, der nulstiller ind på mundens anatomi - den struktur, flåter bruger til at forankre sig til dyrene og mennesker, der tjener som deres blodmelskilder.

Han brugte prøve autofluorescens, biologiske strukturers naturlige emission af lys, under forskellige bølgelængder, at producere et detaljeret og farverigt billede af flåthovedets anatomi.

"Billedet var slående, og autofluorescensfarveskemaet fik mundområdet til at dukke op fra hele billedet, " sagde Zhang. "Du kan se fine detaljer i flåtens hoved, og især dens mundområde, med omvendte pillignende strukturer.

"Det er et godt eksempel på naturens smarte designs."

Både Tedeschi og Zhang bemærkede, at Nikon Small World Photomicrography-konkurrencen, nu i sit 47. år, har haft en vigtig rolle i at vise offentligheden, hvor smuk videnskab kan være.

"Billederne har ikke kun videnskabelig betydning, men også åbne et vindue for folk, viser den fascinerende lille verden, " sagde Zhang.