Os pesquisadores usaram uma nova técnica de imagem baseada em óptica adaptativa de varredura da oftalmoscopia de luz para adquirir imagens dos menores cones fotorreceptores no olho humano vivo (à esquerda). Eles também combinaram sua abordagem com detecção de divisão não confocal (direita) para ver melhor os segmentos internos dos mesmos fotorreceptores. As duas imagens são adquiridas simultaneamente e são co-registradas uma com a outra. Crédito:Johnny Tam, National Eye Institute
Os pesquisadores desenvolveram uma técnica não invasiva que pode capturar imagens de fotorreceptores de bastonetes e cones com detalhes sem precedentes. O avanço pode levar a novos tratamentos e detecção precoce de doenças da retina, como degeneração macular, uma das principais causas de perda de visão.
"Temos esperança de que esta técnica revelará melhor as mudanças sutis no tamanho, forma e distribuição de fotorreceptores de cones e bastonetes em doenças que afetam a retina, "disse o líder da equipe de pesquisa Johnny Tam do National Eye Institute." Descobrir o que acontece com essas células antes de serem perdidas é um passo importante para o desenvolvimento de intervenções anteriores para tratar e prevenir a cegueira. "
No Optica , O jornal da The Optical Society (OSA), os pesquisadores mostram que seu novo método de imagem supera as limitações de resolução impostas pela barreira de difração da luz. Os pesquisadores realizam essa façanha usando uma luz que é segura para imagens do olho humano vivo.
"O limite de difração da luz agora pode ser rotineiramente ultrapassado na microscopia, que revolucionou a pesquisa biológica, "disse Tam." Nosso trabalho representa um primeiro passo em direção à imagem de sub-difração de rotina de células no corpo humano. "
Usando menos luz para ver mais
A obtenção de imagens de alta resolução de fotorreceptores na parte posterior do olho é um desafio porque os elementos ópticos do olho (como lente e córnea) distorcem a luz de uma forma que pode reduzir substancialmente a resolução da imagem. A barreira de difração da luz também limita a capacidade dos instrumentos ópticos de distinguir entre dois objetos que estão muito próximos. Embora existam vários métodos de imagem além do limite de difração, a maioria dessas abordagens usa muita luz para criar uma imagem segura de olhos humanos vivos.
Os pesquisadores personalizaram este oftalmoscópio de luz de varredura óptica adaptativa para melhorar a resolução da imagem, bloqueando estrategicamente a luz em vários locais do instrumento. Usar menos luz é uma vantagem para obter imagens do olho humano. Crédito:Johnny Tam, National Eye Institute
Para superar esses desafios, os pesquisadores aprimoraram uma técnica de imagem da retina conhecida como óptica adaptativa de varredura de oftalmoscopia de luz, que usa espelhos deformáveis e métodos computacionais para corrigir imperfeições ópticas do olho em tempo real.
"Alguém pode pensar que é necessária mais luz para obter uma imagem melhor, mas demonstramos que podemos melhorar a resolução bloqueando estrategicamente a luz em vários locais dentro de nosso instrumento, "disse Tam." Esta abordagem reduz o poder geral da luz entregue ao olho, tornando-o ideal para aplicações de imagem ao vivo. "
Para a nova abordagem, os pesquisadores geraram um formato de anel, ou oco, feixe de luz. O uso desse tipo de feixe melhorou a resolução entre os fotorreceptores, mas às custas da resolução de profundidade. Para recuperar a resolução de profundidade perdida, os pesquisadores usaram um pequeno orifício chamado disco sub-Airy para bloquear a luz que volta do olho. Eles mostraram que esta abordagem de imagem pode ser usada para aprimorar uma técnica de microscopia chamada detecção de divisão não confocal, que é usado para adquirir vistas complementares dos fotorreceptores.
Testando na clínica
Depois de demonstrar que a resolução da imagem foi melhorada em simulações teóricas, os pesquisadores confirmaram suas simulações usando vários alvos de teste. Eles então usaram o novo método para obter imagens de fotorreceptores cones e bastonetes em cinco voluntários saudáveis do National Institutes of Health's Clinical Center.
A nova técnica de imagem pode capturar imagens de fotorreceptores de cones e bastonetes no olho com detalhes sem precedentes, o que pode levar a novos tratamentos e detecção precoce de doenças da retina, como degeneração macular. Os pesquisadores fizeram este apoio de queixo personalizado para que eles pudessem usar seu instrumento de imagem retinal de óptica adaptativa para fotorreceptores de imagem em pessoas. Crédito:Johnny Tam, National Eye Institute
A nova abordagem rendeu cerca de 33 por cento de aumento na resolução transversal e 13 por cento de melhoria na resolução axial em comparação com a ótica adaptativa tradicional da oftalmoscopia de luz de varredura. Usando sua abordagem otimizada, os pesquisadores foram capazes de ver uma estrutura subcelular de formato circular no centro dos fotorreceptores cônicos que não podiam ser claramente visualizados anteriormente.
"A capacidade de gerar imagens não invasivas de fotorreceptores com resolução subcelular pode ser usada para rastrear como as células individuais mudam ao longo do tempo, "disse Tam." Por exemplo, vendo uma célula começar a degenerar, e então possivelmente se recuperar, será um avanço importante para testar novos tratamentos para prevenir a cegueira. "
Os pesquisadores planejam fotografar os olhos de mais pacientes com a nova técnica e usar as imagens para começar a responder a questões fundamentais relacionadas à saúde do bastão e do cone. Por exemplo, eles estão interessados em visualizar a saúde de bastonetes e cones em pessoas com doenças genéticas raras. Eles dizem que sua abordagem de imagem poderia ser aplicada a outras abordagens de imagem e microscopia baseada em varredura pontual nas quais é importante obter imagens com baixos níveis de luz.
