Лазерный мир

Ученые из Университета Юты разработали малоинвазивный и недорогой метод сканирования мозга с помощью супертонкой хирургической иглы и лазерного луча. Проектом руководил доктор Гангум Ким. Результаты работы были опубликованы сегодня в журнале Scientific Reports.

Deep-brain imaging via epi-fluorescence Computational Cannula Microscopy

Imaging deep inside biological tissue such as the brain is vital for many applications. Multi-photon microscopy can achieve this for limited depths and at limited resolution. The multi-photon microscope works by scanning a focused laser beam throughout the volume of interest inside the specimen, in a manner similar to a scanning confocal microscope except that it uses multi-photon absorption phenomenon to excite fluorescent labels. Excitation at longer wavelengths (>780 nm) offers maximum penetration depths between 600 and 800 μm given 1 W average excitation power, which could increase to 1 mm when the laser is accompanied by a regenerative amplifier to produce stronger laser pulse1.

https://www.nature.com/articles/srep44791

При изучении мозга животных ученые, как правило, берут образец хирургическим путем, чтобы изучить клетки мозга под микроскопом, или используют эндоскоп, который чаще всего как минимум в 10 раз толще иглы. Оба метода, которые также используются и при диагностике заболеваний человека, крайне опасны. Поэтому исследователи нашли способ «посмотреть» на мозг, сводя все риски практически к нулю.
В ходе экспериментов ученые брали иглу диаметром около четверти миллиметра и вставляли ее в мозг мышей. Затем через иглу был пропущен свет лазера, который, попадая в мозг, подсвечивал определенные клетки, как фонарик. Все мыши, участвующие в эксперименте, были генетически модифицированы для того, чтобы в мозге светились только нужные ученым клетки. После того, как лазер освещал клетки, игла «записывала» свет, исходящий от клеток, с помощью обычной камеры. Записанный свет обрабатывался с помощью специального алгоритма, который выводил данные на экран монитора в качестве 2D-изображания (при этом, в теории, ученые могут создать и 3D-изображение).
Таким образом, ученые смогли получить изображение труднодоступных областей мозга мышей в очень высоком разрешении. Эта методика будет полезна не только в диагностике заболеваний, но и найдет широкое применение в научных исследованиях. По словам авторов работы, техника прошла успешное испытание на мышах и может быть опробована на людях, при этом они не исключают, что использование иглы и лазера также будет эффективно при обследовании не только мозга, но и других органов.

Источник: http://www.krasotaimedicina.ru/news/innovation/2017-03-20-engineers-can-take-pictures-of-the-brain-with-surgical-needle-and-laser-light.html