Um dos maiores desafios da ciência é o estudo da anatomia do cérebro e da arquitetura celular. Uma nova técnica promissora, desenvolvido por cientistas na Itália, o Reino Unido e a Alemanha, agora está trazendo os detalhes microscópicos do cérebro para um foco mais nítido, mesmo em volumes macroscópicos.

Em um artigo publicado hoje na revista Métodos da Natureza , os pesquisadores descrevem como seu sistema, chamado de foco automático rápido por meio de detecção de fase de imagem dividida na pupila (ou RAPID), representa um avanço na geração de imagens de cérebros de camundongos.

Esta nova técnica pode ter repercussões significativas na neurociência, tornando possível uma análise quantitativa da arquitetura de todo o cérebro no nível subcelular.

Dr. Ludovico Silvestri, primeiro autor do estudo e pesquisador em física da matéria na Universidade de Florença, na Itália, disse:"A falta de instrumentos capazes de analisar grandes volumes em alta resolução limitou nossos estudos da estrutura de todo o cérebro a um aspecto aproximado, nível de baixa resolução.

"O método atualmente empregado de microscopia de folha de luz combinado com protocolos químicos capazes de tornar os tecidos biológicos transparentes, falha em manter alta resolução em amostras maiores do que algumas centenas de mícrons. "

Dr. Leonardo Sacconi, do Instituto Nacional de Óptica do Conselho Nacional de Pesquisa (CNR-INO), um co-autor do artigo, acrescentou:"Além dessas dimensões, o tecido biológico começa a se comportar como uma lente, atrapalhando o alinhamento do microscópio e, conseqüentemente, tornando as imagens borradas. "

Com RAPID, os pesquisadores propõem uma nova tecnologia de autofocalização compatível com a microscopia óptica, capaz de corrigir automaticamente os desalinhamentos introduzidos pela própria amostra em tempo real. Em centímetros cúbicos, amostras liberadas, como cérebros de camundongos intactos, a focagem automática remove a degradação da imagem para permitir análises quantitativas aprimoradas.

O novo método é inspirado nos sistemas ópticos de foco automático encontrados em câmeras reflex, onde um conjunto de prismas e lentes transforma o borrão da imagem em um movimento lateral. Isso permite que o alinhamento do microscópio seja estabilizado em tempo real, produzindo mais nítido, imagens mais ricas em detalhes.

Dra. Caroline Müllenbroich, uma bolsista Marie Skłodowska Curie e conferencista na Escola de Física e Astronomia da Universidade de Glasgow é co-autora do artigo. Dr. Müllenbroich contribuiu para o projeto e implementação do microscópio e sistema de focagem automática.

O Dr. Müllenbroich disse:"Embora tenhamos originalmente inventado o RAPID para microscopia de luz, esta tecnologia de focagem automática é, na verdade, adequada para todas as técnicas de microscopia de campo amplo. É muito versátil e agnóstico de amostra, com múltiplas aplicações além da neurociência. "

A alta resolução garantida pela RAPID - que também é objeto de uma patente internacional de propriedade da Unifi, o Laboratório Europeu de Espectroscopia Não Linear (LENS) e CNR - permitiu que os pesquisadores estudassem em uma escala de todo o cérebro, problemas previamente analisados ​​apenas em pequenos, áreas locais.

Por exemplo, a distribuição espacial de um determinado tipo de neurônios - que expressam somatostatina - foi investigada, mostrando como essas células tendem a se organizar em aglomerados espaciais, que são suspeitos de tornar sua ação inibitória mais eficaz.

Outra aplicação diz respeito à microglia, um conjunto de células com diferentes funções (desde a resposta a patógenos até a regulação da plasticidade neuronal), cuja forma muda de acordo com o papel que desempenham. A análise da microglia realizada com RAPID revelou diferenças significativas entre as várias regiões do cérebro, abrindo caminho para novos estudos sobre o papel dessa população de células.

O papel da equipe, intitulado "Foco automático universal para microscopia volumétrica quantitativa de cérebros inteiros de camundongos, "é publicado na Nature Methods.