Forskare från Leibniz Institute of Photonic Technology (Leibniz-IPHT) i Jena och University of Edinburgh har lyckats använda ett hårtunt fiberendoskop för att få insikter om tidigare otillgängliga hjärnstrukturer. Denna studie har publicerats i Ljus:Vetenskap och applikationer . Detta kan vara ett stort steg mot en bättre förståelse av funktionerna hos djupt dolda hjärnfack, såsom bildandet av minnen, liksom relaterade dysfunktioner, inklusive Alzheimers sjukdom.

Med en hår-tunn optisk fiber, forskarna tittade in i djupa hjärnområden hos en levande mus som genom ett nyckelhål. Nyligen introducerade metoder för holografisk kontroll av ljusutbredning i komplexa medier möjliggör nu användning av en multimodfiber som ett bildverktyg. Baserat på detta nya tillvägagångssätt, forskarna utformade ett kompakt system för fluorescensavbildning vid spetsen av en fiber, erbjuder ett mycket mindre fotavtryck samt förbättrad upplösning jämfört med konventionella endoskop baserade på fiberknippor eller graderade indexlinser.

"Vi är mycket glada över att se vår teknik ta sina första steg mot praktiska tillämpningar inom neurovetenskap, "säger Dr Sergey Turtaev från Leibniz-IPHT, huvudförfattare till tidningen.

"För första gången, vi har visat att det är möjligt att undersöka djupa hjärnregioner i en levande djurmodell på ett minimalt invasivt sätt och att uppnå högupplösta bilder samtidigt, "säger IPHT -forskaren Dr Ivo T. Leite. Sergey och Ivo arbetar i forskargruppen som utvecklat den holografiska metoden för avbildning genom en enda fiber. Med hjälp av detta tillvägagångssätt, forskargruppen fick bilder av hjärnceller och neuronala processer i den visuella cortex och hippocampus av levande möss med upplösning som närmar sig en mikrometer. Detaljerade observationer inom dessa områden är avgörande för forskning om sensorisk uppfattning, minnesbildning och allvarliga neuronala sjukdomar som Alzheimers. Nuvarande utredningsmetoder är starkt invasiva, så att det inte är möjligt att observera neuronala nätverk i dessa inre områden på jobbet utan massiv förstörelse av den omgivande vävnaden - endoskop som omfattar hundratals optiska fibrer är för stora för att tränga igenom sådana känsliga hjärnregioner, medan de neuronala strukturerna är för små för att visualiseras med icke-invasiva avbildningsmetoder som magnetisk resonanstomografi (MRT).

"Detta minimalt invasiva tillvägagångssätt kommer att göra det möjligt för neurovetenskapliga forskare att undersöka neurons funktioner i djupa strukturer i hjärnan hos medvetna djur utan att störa de neuronala kretsarna i aktion. Det kommer att vara möjligt att avslöja aktiviteten hos dessa neuronala kretsar medan djuret utforskar en miljö eller lära sig en ny uppgift, "förklarar projektpartnern Dr. Nathalie Rochefort från University of Edinburgh.