DEEPscope, il rivoluzionario microscopio sviluppato dalla Cornell, offre una visione senza precedenti del cervello in profondità e su vasta scala, permettendo di catturare con chiarezza e dettaglio l’attività neurale. Questa tecnologia avanzata di imaging, ideata dai ricercatori della Cornell, consente una visualizzazione inedita dell’attività cerebrale a risoluzione cellulare singola su vasta scala.
Il DEEPscope integra le tecniche di microscopia a due fotoni e a tre fotoni per catturare l’attività neurale su larga scala e dettagli strutturali che erano precedentemente inaccessibili. La microscopia tradizionale a multiphoton, fondamentale per l’imaging dei tessuti profondi, si scontra con limitazioni significative nella profondità di imaging e nel campo visivo, soprattutto nei tessuti biologici altamente dispersivi come il cervello.
Per superare queste limitazioni, il DEEPscope integra una serie di tecniche innovative che consentono ai ricercatori di visualizzare vaste regioni cerebrali a profondità senza precedenti. Il sistema di eccitazione adattiva e lo schema di scansione poligonale multi-focus sono le chiavi di questo progresso, permettendo di generare fluorescenza in modo efficiente per l’imaging su vasta scala.
Il DEEPscope è in grado di ottenere un imaging ad alta risoluzione su un campo di 3,23 x 3,23 mm2 con una velocità sufficiente per catturare l’attività neuronale nei livelli corticali più profondi dei cervelli dei topi. La capacità di eseguire simultaneamente l’imaging a due fotoni e a tre fotoni amplia ulteriormente la versatilità del sistema, consentendo di esplorare dettagliatamente sia le regioni superficiali che quelle profonde.
Nel corso dello studio, i ricercatori hanno dimostrato la capacità del DEEPscope di immaginare intere colonne corticali e strutture sottocorticali con risoluzione cellulare singola. Hanno registrato con successo le attività neuronali nelle regioni cerebrali profonde dei topi transgenici, osservando oltre 4.500 neuroni sia nei livelli corticali superficiali che in quelli profondi.
µm sotto la superficie del cervello, mostrando il cortex, la capsula esterna e l’ippocampo. (Centro) Proiezione di intensità massima YZ del cervello del mouse. (Destra) Immagini ingrandite digitalmente a CA1, 872
µm sotto la superficie del cervello, e lo strato corticale più profondo L6, 600
µm sotto la superficie del cervello.
Inoltre, il DEEPscope ha permesso l’imaging dell’intero cervello di pesci zebra adulti, catturando dettagli strutturali a profondità superiori a 1 mm e su un campo più ampio di 3 mm, rappresentando una vera novità nel campo delle neuroscienze.
Secondo Aaron Mok, autore principale dello studio, il DEEPscope rappresenta un significativo avanzamento nella tecnologia di imaging cerebrale. Per la prima volta, è possibile visualizzare circuiti neurali complessi in animali viventi a una scala e profondità così grandi, fornendo approfondimenti sulla funzione cerebrale e aprendo nuove prospettive per la ricerca neurologica.
Le tecniche dimostrate possono essere facilmente integrate nei microscopi a multiphoton esistenti, rendendole accessibili per un uso diffuso nelle neuroscienze e in altri campi che richiedono imaging dei tessuti profondi. Il DEEPscope, superando le limitazioni precedenti, stabilisce un nuovo standard per l’imaging in profondità ad alta risoluzione su vasta scala dei tessuti viventi, promettendo di far avanzare la nostra comprensione delle intricate reti cerebrali e del loro ruolo nella salute e nella malattia.
Riferimento: Un microscopio a due e tre fotoni ad alta risoluzione a campo visivo ampio e a risoluzione cellulare singola di Aaron T. Mok, Tianyu Wang, Shitong Zhao, Kristine E. Kolkman, Danni Wu, Dimitre G. Ouzounov, Changwoo Seo, Chunyan Wu, Joseph R. Fetcho e Chris Xu, 32 ottobre 2024, eLight. DOI: 10.1186/s43593-024-00076-4
