Dolar 9,3088
Euro 10,8387
Altın 529,59
BİST 1.430
Adana Adıyaman Afyon Ağrı Aksaray Amasya Ankara Antalya Ardahan Artvin Aydın Balıkesir Bartın Batman Bayburt Bilecik Bingöl Bitlis Bolu Burdur Bursa Çanakkale Çankırı Çorum Denizli Diyarbakır Düzce Edirne Elazığ Erzincan Erzurum Eskişehir Gaziantep Giresun Gümüşhane Hakkari Hatay Iğdır Isparta İstanbul İzmir K.Maraş Karabük Karaman Kars Kastamonu Kayseri Kırıkkale Kırklareli Kırşehir Kilis Kocaeli Konya Kütahya Malatya Manisa Mardin Mersin Muğla Muş Nevşehir Niğde Ordu Osmaniye Rize Sakarya Samsun Siirt Sinop Sivas Şanlıurfa Şırnak Tekirdağ Tokat Trabzon Tunceli Uşak Van Yalova Yozgat Zonguldak
İstanbul 17 °C
Çok Bulutlu

Mikroskopi Tekniği Daha Derin Dokunun Yüksek Çözünürlüklü Görüntülerini Daha Hızlı Hale Getirir

13.07.2021
37
Mikroskopi Tekniği Daha Derin Dokunun Yüksek Çözünürlüklü Görüntülerini Daha Hızlı Hale Getirir

Bu görüntü, bir saçılma ortamından görüntülenen bir böbreğin soldaki geçici odaklamalı mikroskopi (TFM) görüntüsünü ve DERİN-TFM görüntüsünü gösterir. Mavi, yeşil ve kırmızı kanallarda sırasıyla çekirdek, Alexa Fluor 488-konjuge WGA ve F-aktin gösterilir. Kredi: Araştırmacıların izniyle

Araştırmacılar, beyindeki kan damarlarının ve nöronların yüksek çözünürlüklü görüntülerini hızla elde edebilirler.

Beyin gibi dokuların yüksek çözünürlüklü, 3D görüntülerini oluşturmak için, araştırmacılar genellikle, floresan uyarımı indüklemek için numunede yüksek yoğunluklu bir lazerin hedeflenmesini içeren iki foton mikroskobu kullanır. Bununla birlikte, beynin derinliklerini taramak zor olabilir, çünkü ışık daha derine indikçe dokulardan dağılır ve görüntüleri bulanıklaştırır.

İki fotonlu görüntüleme, genellikle tek tek piksellerin birer birer taranmasını gerektirdiğinden zaman alıcıdır. MIT ve Harvard Üniversitesi araştırmacılarından oluşan bir ekip, doku içinde daha derin görüntü alabilen ve görüntülemeyi daha önce mümkün olandan çok daha hızlı gerçekleştirebilen iki fotonlu görüntülemenin değiştirilmiş bir versiyonunu geliştirdi.

Araştırmacılar, bu tür bir görüntülemenin bilim insanlarının beyindeki kan damarları ve bireysel nöronlar gibi yapıların yüksek çözünürlüklü görüntülerini daha hızlı elde etmesine olanak sağlayabileceğini söylüyor.

MIT araştırma bilimcisi ve yeni çalışmanın yazarlarından biri olan Murat Yıldırım, “Dokuya gelen lazer ışınını değiştirerek, daha derine inebileceğimizi ve önceki tekniklerden daha ince görüntüleme yapabileceğimizi gösterdik” diyor.

MIT yüksek lisans öğrencisi Cheng Zheng ve eski doktora sonrası Jong Kang Park, 7 Temmuz 2021’de yayınlanan makalenin baş yazarlarıdır. Bilim Gelişmeleri. Eski bir MIT postdoc olan ve şu anda Harvard Üniversitesi İleri Görüntüleme Merkezi’nde Görüntüleme alanında John Harvard Seçkin Bilim Üyesi olan Dushan N. Wadduwage, makalenin kıdemli yazarıdır. Diğer yazarlar arasında MIT postdoc olan Josiah Boivin; eski bir MIT yüksek lisans öğrencisi olan Yi Xue; MIT’de Newton Nörobilim Profesörü Mriganka Sur; ve MIT makine mühendisliği ve biyolojik mühendislik profesörü Peter So.

Derin görüntüleme

İki fotonlu mikroskopi, bir numune içindeki tek bir noktaya yoğun bir kızıl ötesi ışık huzmesi vererek, yoğunluğun en yüksek olduğu odak noktasında iki fotonun aynı anda emilmesini sağlayarak çalışır. Bu uzun dalga boylu, düşük enerjili ışık, dokuya zarar vermeden daha derine nüfuz edebilir ve yüzeyin altında görüntülemeye izin verir.

Bununla birlikte, iki foton uyarımı, floresan ile görüntüler üretir ve floresan sinyali görünür spektral bölgededir. Doku örneklerinin daha derinlerini görüntülerken, floresan ışığı daha fazla dağılır ve görüntü bulanıklaşır. Birçok doku katmanının görüntülenmesi de çok zaman alıcıdır. Tüm bir doku düzleminin aynı anda aydınlatıldığı geniş alan görüntülemenin kullanılması süreci hızlandırabilir, ancak bu yaklaşımın çözünürlüğü noktadan noktaya tarama kadar büyük değildir.

DEEP-TFM Video Fotoğrafları

Bu video fotoğrafları, kortikal damar sisteminin DEEP-TFM görüntülemesini göstermektedir. Sol taraftaki panellerde, DEEP-TFM aydınlatması kırmızı, alınan görüntüler yeşil olarak gösterilmiştir. Yeniden yapılanma sağ panellerde gösterilir. Yeniden yapılandırma, sağ altta olduğu gibi artan aydınlatma deseni ile gelişir. Kredi: Araştırmacıların izniyle

MIT ekibi, noktadan noktaya taramanın yüksek çözünürlüğünü korurken, aynı anda büyük bir doku örneğini görüntülemelerine izin verecek bir yöntem geliştirmek istedi. Bunu başarmak için, numuneye parlattıkları ışığı manipüle etmenin bir yolunu buldular. Doku üzerine bir ışık düzlemi yayan bir geniş alan mikroskopisi biçimi kullanırlar, ancak ışığın genliğini, her pikseli farklı zamanlarda açıp kapatabilecekleri şekilde değiştirirler. Yakındaki pikseller karanlık kalırken bazı pikseller yanar ve bu önceden tasarlanmış desen doku tarafından saçılan ışıkta tespit edilebilir.

Zheng, “Bu tür bir modülasyonla her pikseli açıp kapatabiliriz” diyor. “Bazı noktaları kapatırsak, bu her pikselin etrafında boşluk yaratır, böylece artık her bir noktada ne olduğunu bilebiliriz.”

Araştırmacılar ham görüntüleri elde ettikten sonra, oluşturdukları bir bilgisayar algoritmasını kullanarak her pikseli yeniden yapılandırıyorlar.

“Işığın şeklini kontrol ediyoruz ve dokudan tepki alıyoruz. Bu tepkilerden dokuda ne tür bir saçılma olduğunu çözmeye çalışıyoruz. Ham görüntülerimizden rekonstrüksiyonları yaptığımız için, ham görüntülerde göremediğiniz birçok bilgiyi elde edebiliyoruz” diyor Yıldırım.

Bu tekniği kullanarak, araştırmacılar, kas ve böbrek dokusu dilimlerine yaklaşık 200 mikron derinlikte ve farelerin beyinlerine yaklaşık 300 mikron derinlikte görüntüleyebileceklerini gösterdiler. Yıldırım, bu desenli uyarma ve hesaplamalı yeniden yapılandırma olmadan mümkün olanın iki katı kadar derin olduğunu söylüyor. Teknik ayrıca geleneksel iki fotonlu mikroskopiden yaklaşık 100 ila 1000 kat daha hızlı görüntüler üretebilir.

beyin yapısı

Bu tür görüntüleme, araştırmacıların beyindeki nöronların yanı sıra kan damarları gibi diğer yapıların yüksek çözünürlüklü görüntülerini daha hızlı elde etmelerini sağlamalıdır. Yıldırım, farelerin beyinlerindeki kan damarlarını görüntülemenin, kan akışının Alzheimer gibi nörodejeneratif hastalıklardan nasıl etkilendiği hakkında daha fazla bilgi edinmek için özellikle yararlı olabileceğini söylüyor.

“Kan akışı veya kan damarı yapılarının morfolojisi ile ilgili tüm çalışmalar, iki fotonlu veya üç fotonlu nokta tarama sistemlerine dayanıyor, bu yüzden yavaşlar” diyor. “Bu teknolojiyi kullanarak, kan akışındaki değişiklikleri anlamak için kan akışının ve kan damarı yapısının yüksek hızlı hacimsel görüntülemesini gerçekten gerçekleştirebiliriz.”

Teknik ayrıca, nöronlar uyarıldığında yanan voltaja duyarlı floresan boyalar veya floresan kalsiyum probları ekleyerek nöronal aktiviteyi ölçmeye de yardımcı olabilir. Ayrıca, bir tümörün kenarlarını belirlemeye yardımcı olmak için kullanılabileceği tümörler de dahil olmak üzere diğer doku türlerini analiz etmek için de yararlı olabilir.

Referans: Cheng Zheng, Jong Kang Park, Murat Yıldırım, Josiah R. Boivin, Yi Xue, Mriganka Sur, Peter TC So ve Dushan N. Wadduwage tarafından “Uyarı Modelleme ile Saçılmayı Giderme, saçılma ortamı aracılığıyla hızlı geniş alan görüntüleme sağlar”, 7 Temmuz 2021, Bilim Gelişmeleri.
DOI: 10.1126 / sciadv.aay5496

Araştırma, Ulusal Biyomedikal Görüntüleme ve Biyomühendislik P41 programı ve NIBIB Bağımsızlık Yolu Ödülü, Hamamatsu Şirketi, Samsung Gelişmiş Teknoloji Enstitüsü, Singapur-MIT Araştırma ve Teknoloji İttifakı dahil olmak üzere Ulusal Sağlık Enstitüleri tarafından finanse edildi. (SMART), Harvard Üniversitesi İleri Düzey Görüntüleme Merkezi ve John Harvard Seçkin Bilim Burs Programı.

.

Gelişmelerden zamanında haberdar olmak için Google News’te Bilim Portal’a ABONE OLUN

ZİYARETÇİ YORUMLARI - 0 YORUM

Henüz yorum yapılmamış.