uma, Imagens sagitais de projeção de intensidade mínima, ou "fatias", com diferentes espessuras de projeção na direção coronal, mostram a citoarquitetura cortical e o corpo caloso (CC), sem fatiar o tecido físico. b, O decaimento do sinal OCM (painel esquerdo) e a imagem coronal média (painel do meio) mostram camadas sub-corticais. CC:corpo caloso; Ou:estrato oriens; Rad:stratum radiatum; DG:giro dentado. Crédito:Jun Zhu, Hercules Rezende Freitas, Izumi Maezawa, Lee-way Jin, e Vivek J. Srinivasan
Usando luz infravermelha próxima de longo comprimento de onda, cientistas da UC Davis desenvolveram uma abordagem de microscopia sem rótulo que atinge uma combinação única de profundidade, alta resolução, e imagens cerebrais minimamente invasivas. A técnica imagens neurônios e mielinização axonal em todo o neocórtex do camundongo e algumas regiões sub-corticais, através do crânio ralo. Agora, os estudos de doenças cerebrais podem ser conduzidos nas profundezas do cérebro de camundongos por meio de uma preparação cirúrgica simples e minimamente invasiva.
Doenças do sistema nervoso central (SNC), como a doença de Alzheimer (DA), se manifestam precocemente no nível microscópico (isto é, celular), profundamente no cérebro. Ainda, Os microscópios ópticos que podem ver as células no cérebro vivo são superficiais ou invasivos. As técnicas de imagem do cérebro inteiro, como a ressonância magnética, são profundas e não invasivas, mas falta resolução celular.
Em um novo artigo publicado em Ciência leve e aplicação , uma equipe de cientistas, liderado pelo Professor Vivek J. Srinivasan dos Departamentos de Oftalmologia e Radiologia e Instituto Tech4Health, NYU Langone Health, EUA, e colegas de trabalho desenvolveram uma abordagem de microscopia óptica sem etiqueta que tem uma capacidade única de obter imagens profundas, com alta resolução e invasividade mínima. Especificamente, eles demonstraram uma abordagem de microscopia de coerência óptica (OCM) de alta abertura numérica in vivo que utiliza a janela de absorção de água de 1700 nm, onde a atenuação da luz por espalhamento e absorção é minimizada.
A janela de absorção de água de 1700 nm, também conhecida como a terceira janela do infravermelho próximo (NIR), possui um mínimo de absorção de água local e uma dispersão relativamente baixa. Em OCM, um espectro mais amplo fornece uma resolução axial mais fina, e com isso, uma capacidade mais forte de rejeitar luz dispersa que causa borrão na imagem. No entanto, toda a janela de 1700 nm, que se estende de 1560 a 1820 nm, frequentemente não é usado:
uma, O camundongo transgênico 5xFAD tem grupos distintos de alta dispersão (setas vermelhas) e amplas regiões hiporrefletivas (asterisco amarelo), representado em planos sagitais (painel esquerdo) e na face (painéis direitos). Imagens profundas codificadas por cores en face de axônios mielinizados e imagens em tons de cinza correspondentes ilustram a mieloarquitetura intacta na ninhada WT (b-c), enquanto sugere desmielinização em camadas mais profundas do mouse AD (d-e). Tomados em conjunto, OCM representa uma maior incidência de achados anormais nas camadas IV-VI, consistente com a maior carga de doenças nessas camadas. As barras de escalonamento têm 0,1 mm. Crédito:Jun Zhu, Hercules Rezende Freitas, Izumi Maezawa, Lee-way Jin, e Vivek J. Srinivasan
"A transição dos comprimentos de onda padrão para OCM de 1700 nm, enquanto usa de maneira ideal toda a janela de absorção de água (não apenas uma parte da janela), tem sido muito difícil até agora devido aos inúmeros desafios de engenharia óptica, "os cientistas mencionaram.
Esses desafios incluem detectores ruidosos e fontes de luz, dispersão cromática severa, e falta de componentes ópticos padronizados. Os cientistas abordaram essas questões através da escolha de uma fonte de luz supercontínua de baixo ruído, um método personalizado de compensação de dispersão numérica, e design de sistema óptico. Com esses avanços técnicos, célula neuronal e arquitetura de mielina em toda a profundidade do neocórtex do camundongo, e algumas regiões sub-corticais, podem ser visualizadas por meio de uma preparação de crânio estreito que preserva o espaço intracraniano.
"Os resultados representam profundidades sem precedentes para imagens cerebrais em escala celular por meio de uma preparação minimamente invasiva. Em seguida, investigamos o modelo de camundongo 5xFAD da doença de Alzheimer (DA), que deve mostrar uma gradação da patologia com a profundidade cortical. Os resultados de imagem confirmaram o aparecimento de patologia grave no córtex profundo, mas não superficial, o que seria perdido por técnicas de imagem mais superficiais. "
Outra característica importante do método é que o contraste da imagem surge de propriedades intrínsecas do próprio cérebro. OCM não requer camundongos transgênicos ou administração de compostos. Perda de corpo celular neuronal, desmielinização de axônios, placas, e as alterações locais do tecido podem ser todas visualizadas.
"Agora, a doença pode ser visualizada profundamente no cérebro do camundongo com uma preparação cirúrgica simples, sem marcação exógena. A janela óptica de 1700 nm também pode quantificar a água do tecido e o conteúdo de lipídios in vivo, que pode fornecer mais informações sobre a progressão da doença, "os cientistas previram.
