Científicos inventan un nuevo tipo de microscopio que puede ver a través del cráneo en ratones

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Científicos inventan un nuevo tipo de microscopio que puede ver a través del cráneo en ratones

Microscopía convencional (l) comparada con microscopía de matriz de reflexión (r). (Yoon et al, Nat Comm, 2020)

Imagina que deseas conocer qué es lo que sucede dentro de un cerebro vivo. Sin embargo, para hacerlo, por lo general, debes perforar el cráneo y cortar un pedazo de tejido para analizarlo en el laboratorio. En este punto, ese tejido ya no estará vivo. ¿Cuál podría ser la solución?

Pensando en esta situación, un equipo de científicos inventó un nuevo microscopio óptico que permite obtener imágenes del cerebro, sin tocar el cráneo. Esta nueva tecnología podría ayudarnos en el diagnóstico temprano de enfermedades y acelerar la investigación en neurociencias.

El estudio, liderado por el científico coreano Choi Wonshik, fue publicado en Nature Communications.

¿Cómo observamos tejido vivo?

Las técnicas microscópicas no invasivas más comunes para obtener imágenes de tejidos vivos usan algo que ya debes tener en mente: fotones. Cuando la luz pasa a través de materiales turbios como los tejidos biológicos, se generan dos tipos de luz: fotones balísticos y fotones de dispersión múltiple.

Los primeros atraviesan directamente el material sin experimentar ninguna desviación. Estos, por lo tanto, se utilizan para reconstruir la imagen de un objeto. Por otro lado, los fotones de dispersión múltiple se generan a través de desviaciones aleatorias a medida que la luz intenta atravesar el material. Esto, en consecuencia, genera una especie de ruido en la imagen reconstruida.

A medida que la luz se propaga a través de distancias más grandes, la proporción entre fotones que atraviesan sin problemas (balísticos) y los que se dispersan (dispersión múltiple) aumenta. Esto termina en una imagen con muy poca información.

Los tejidos óseos, en particular, tienen una estructura que causa una alta dispersión de fotones. Cuando se trata de imágenes ópticas en los cerebros de los ratones a través de un cráneo intacto, las estructuras finas del sistema nervioso son difíciles de observar, lo cual es un problema debido a que los ratones son ampliamente usados en la investigación de neurociencias.

Esto fue lo que motivó a los científicos a pensar en una forma diferente de capturar imágenes en vivo del cerebro.

Microscopio de matriz de reflexión

El equipo de científicos desarrolló un nuevo microscopio óptico que puede obtener imágenes a través del cráneo de un ratón. Gracias a esta técnica, los investigadores pudieron obtener las primeras imágenes de alta resolución de las redes neuronales en los tejidos del cerebro sin perder resolución espacial.

Procesamiento de imágenes antes y después de la nueva técnica. (Yoon et al).

«Nuestro microscopio nos permite investigar estructuras internas finas en lo profundo de los tejidos vivos que no se pueden resolver por ningún otro medio», dijeron los físicos Seokchan Yoon y Hojun Lee de la Universidad de Corea. «Esto nos ayudará enormemente en el diagnóstico temprano de enfermedades y agilizará la investigación en neurociencias».

«El microscopio de matriz de reflexión es la tecnología de próxima generación que va más allá de las limitaciones de los microscopios ópticos convencionales”, explicó Choi Wonshik. “Gracias a esta invención podremos ampliar nuestra comprensión de la propagación de la luz a través de medios de dispersión y extender el alcance de las aplicaciones que un microscopio óptico puede explorar».

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