A a C mostra contas em uma lâmina fotografada por um microscópio em massa. D a F são as contas quando vistas a partir de um microendoscópio convencional baseado em lente. G a I são as imagens brutas do novo microendoscópio ultra-miniaturizado sem lentes da equipe de pesquisa. Os pesquisadores dizem que essas imagens são terríveis, mas na verdade fornecem uma grande quantidade de informações sobre a luz que passa, que pode ser usada na reconstrução computacional para formar uma imagem final mais nítida. J a L são imagens de G a I após a reconstrução computacional. Crédito:Mark Foster
Os engenheiros da Johns Hopkins criaram um novo endoscópio ultra-miniaturizado sem lentes, do tamanho de alguns fios de cabelo humanos de largura, que é menos volumoso e pode produzir imagens de qualidade superior.
Suas descobertas foram publicadas hoje em Avanços da Ciência .
"Usualmente, você tem que sacrificar o tamanho ou a qualidade da imagem. Conseguimos tanto com nosso microendoscópio, "diz Mark Foster, professor associado de engenharia elétrica e da computação na Universidade Johns Hopkins e autor correspondente do estudo.
Destinado a examinar neurônios disparando no cérebro de animais, como camundongos e ratos, um microendoscópio ideal deve ser pequeno para minimizar os danos ao tecido cerebral, mas poderoso o suficiente para produzir uma imagem nítida.
Atualmente, microendoscópios padrão têm cerca de meio milímetro a alguns milímetros de diâmetro, e exigem maior, lentes mais invasivas para uma melhor imagem. Embora existam microendoscópios sem lente, a fibra óptica que faz a varredura de uma área pixel por pixel freqüentemente se dobra e perde a capacidade de imagem quando movida.
Em seu novo estudo, Foster e seus colegas criaram um microendoscópio ultra-miniaturizado sem lentes que, em comparação com um microendoscópio convencional baseado em lente, aumenta a quantidade de pesquisadores que podem ver e melhora a qualidade da imagem.
Os pesquisadores conseguiram isso usando uma abertura codificada, ou uma grade plana que bloqueia a luz aleatoriamente, criando uma projeção em um padrão conhecido semelhante a cutucar aleatoriamente um pedaço de folha de alumínio e deixar a luz passar por todos os pequenos orifícios. Isso cria uma imagem confusa, mas que fornece uma abundância de informações sobre a origem da luz, e essa informação pode ser reconstruída computacionalmente em uma imagem mais clara. Em seus experimentos, A equipe de Foster examinou contas em diferentes padrões em um slide.
"Por milhares de anos, o objetivo é deixar a imagem o mais clara possível. Agora, graças à reconstrução computacional, podemos capturar intencionalmente algo que parece horrível e, de forma não intuitiva, terminar com uma imagem final mais clara, "diz Foster.
Adicionalmente, O microendoscópio de Foster e equipe não requer movimento para focar em objetos em diferentes profundidades; eles usam reorientação computacional para determinar de onde a luz se originou em 3 dimensões. Isso permite que o endoscópio seja muito menor do que um tradicional, o que exige que o endoscópio seja movido para focar.
Esperando ansiosamente, a equipe de pesquisa testará seu microendoscópio com procedimentos de rotulagem fluorescente em que neurônios cerebrais ativos seriam marcados e iluminados, para determinar com que precisão o endoscópio pode gerar imagens da atividade neural.
