Framsteg inom mikroskopitekniker har ofta utlöst viktiga upptäckter inom området neurovetenskap, möjliggör viktiga insikter i att förstå hjärnan och lovar nya behandlingar för neurodegenerativa sjukdomar som Alzheimers och Parkinsons. Ett särskilt avsnitt om "Superupplösningsmikroskopi av neural struktur och funktion" i det aktuella numret av tidskriften Neurofotonik , publicerad av SPIE, det internationella samhället för optik och fotonik, beskriver detta arbete i rapporter om banbrytande ny forskning och recensioner.

Från och med Golgi-tekniken i slutet av 1800-talet, till elektronmikroskopi på 1950 -talet, till fluorescerande konfokal och tvåfotonmikroskopi i slutet av 1900-talet, Mikroskopitekniker har drivit viktiga genombrott inom neurovetenskap, notera gästredaktörerna Valentin Nägerl och Jean-Baptiste Sibarita från Université de Bordeaux och CNRS i deras ledare för specialavdelningen.

"Genom att tillhandahålla högre rumsliga och tidsmässiga upplösningar, liksom mer kontrast och specificitet, dessa banbrytande tekniker har i hög grad informerat vår syn på hur hjärnan fungerar, "skriver redaktionen.

Superupplöst fluorescensmikroskopi "är den senaste ekern i det revolutionerande hjulet, "gästredaktörerna noterar." Erkänd med Nobelpriset i kemi 2014 för att övervinna diffraktionsbarriären för ljusmikroskopi, det låser upp en ny potential att öka biologisk forskning på molekylär nivå. Tio år efter deras utveckling i en handfull laboratorier, Superupplösningsmikroskopitekniker har slagit fast som en löpeld och används nu rutinmässigt i ett stort antal biologiska laboratorier."

Medan superupplöst mikroskopi är ett relativt nytt tillskott till arsenalen med verktyg som finns tillgängliga för neurovetenskaplig forskning, sa chefredaktör för neurofotonik David Boas från Massachusetts General Hospital, Harvard Medical School, "bredden av effektfulla applikationer växer snabbt. Det här speciella avsnittet ger en ögonblicksbild av denna tillväxt med en samling spännande artiklar som illustrerar bredden av applikationer."

Artiklar i avsnittet, många av dem tillgängliga via öppen åtkomst, hjälpa till att validera och utvärdera nya tekniker genom att jämföra dem med mer etablerade metoder. Bland dem:

I "Fyllning av luckan:lägga till superupplösning till array-tomografi för korrelerad ultrastrukturell och molekylär identifiering av elektriska synapser vid C. elegans connectome, " Sebastian Matthias Markert från University of Würzburg och medförfattare beskriver en ny metod för att korrelera molekylär information med ultrastrukturell kontext. Deras syfte är att tillåta forskare att dissekera den molekylära grunden för den ultrastrukturella organisationen och funktionen hos elektriska synapser exakt och säkert.

Att producera nanoskala kartor över proteinorganisation på cellytor eller inom organeller är en annan spännande framtidsutsikt inom mikrouppsättning med superupplösning. I "Räkna antal synaptiska proteiner:absolut kvantifiering och tekniker för avbildning av en enda molekyl, " Angela Patrizio och Christian Specht från École Normale Supérieure beskriver hur enkelmolekylbaserade mikroskopitekniker erbjuder oöverträffade möjligheter att studera proteininnehåll och dynamik i viktiga funktionella fack.

Ett tidigt kännetecken för neurodegenerativa sjukdomar som Alzheimers och Parkinsons är felveckning och självaggregering av proteiner till amyloidstrukturer som man tror orsakar kaos på neuroner och synapser. I "Provning av amyloidproteinaggregation med optiska superupplösningsmetoder:från provröret till modeller av sjukdomar", Clemens Kaminski och Gabriele Kaminski Schierle från University of Cambridge förklarar potentialen hos nya optiska superupplösningstekniker för att ge insikt om den molekylära mekanismen för den patogena självmonteringsprocessen in vitro och inuti celler.