Brug af spredt lys til at kortlægge krydsningspunkter for nervefibre i hjernen

Et team af forskere fra Tyskland, Holland og Italien har udviklet en måde at bruge spredt lys til at kortlægge krydsningspunkter for nervefibre i hjernen. I deres papir offentliggjort i tidsskriftet Fysisk gennemgangsbreve , gruppen beskriver deres arbejde med lysspredning i transmissionsmikroskopi, og hvad det afslørede i den menneskelige hjerne.

En del af studiet af den menneskelige hjerne involverer arbejde, der søger at etablere arkitekturen af ​​de tredimensionelle baner, der udgør nervefibre. Standardværktøjet til sådan forskning er polarisationsmikroskopi, som giver mulighed for at skabe 3-D-billeder med mikrometeropløsning. Men et fejlpunkt for et sådant arbejde er krydsningspunkter - hvor et fibernet fysisk krydser et andet. Den nuværende teknologi tillader ikke at bestemme, hvilken fiber der er på toppen, som det ses med motorvejsbroer, eller om fibrene blot skærer hinanden, som landeveje. I denne nye indsats, forskerne har fundet en måde at kortlægge vejkrydsningspunkter i hidtil uset detaljer.

For at overvinde manglerne ved traditionel polarisationsmikroskopi, forskerne ledte efter data i konventionel transmissionsmikroskopi, som ikke var blevet undersøgt før. De fandt ud af, at virkningerne af lyset, der transmitteres under mikroskopi, afhænger af fibrenes vinkel i forhold til retningen af ​​lysets udbredelse. De brugte denne information til at lave numeriske simuleringer, der viste, at den yderligere information kunne bruges til at skelne mellem krydsende fibre i planet og dem, der pegede ud af planet. De brugte det, de lærte fra simuleringerne, til at udføre yderligere mikroskopiundersøgelser med faktisk nervevæv. Ved at gøre sådan, de demonstrerede en teknik, der gjorde det muligt at rekonstruere hjernevævssubkultur i hidtil usete detaljer, som omfattede de involverede vinkler, når nervefibre krydser hinanden.

Forskerne foreslår, at deres indsats kan føre til en bedre forståelse af hjernens arkitektur ved at give mulighed for at skabe en ægte 3-D repræsentation af hjernen. De foreslår endvidere, at deres arbejde kan føre til forbedringer i fortolkning af medicinske scanninger såsom MRS, og at deres teknik også kan være nyttig i andre applikationer, såsom at studere fibrøse vævsprøver.

© 2020 Science X Network