Ett team av forskare från Tyskland, Nederländerna och Italien har utvecklat ett sätt att använda spritt ljus för att kartlägga korsningspunkter för nervfibrer i hjärnan. I deras tidning publicerad i tidningen Fysiska granskningsbrev , gruppen beskriver sitt arbete med ljusspridning i transmissionsmikroskopi och vad det avslöjade i den mänskliga hjärnan.

En del av studiet av den mänskliga hjärnan involverar arbete med att fastställa arkitekturen för de tredimensionella banorna som utgör nervfibrer. Standardverktyget för sådan forskning är polarisationsmikroskopi, som gör det möjligt att skapa 3D-bilder med mikrometerupplösning. Men en bristpunkt för sådant arbete är korsningspunkter – där ett fibernät fysiskt korsar ett annat. Dagens teknik tillåter inte att avgöra vilken fiber som är överst, som sett med motorvägsbroar, eller om fibrerna helt enkelt skär varandra, som landsvägar. I denna nya insats, forskarna har hittat ett sätt att kartlägga vägövergångspunkter i oöverträffad detalj.

För att övervinna bristerna med traditionell polarisationsmikroskopi, forskarna letade efter data i konventionell transmissionsmikroskopi som inte hade studerats tidigare. De fann att effekterna av ljuset som överförs under mikroskopi beror på fibrernas vinkel i förhållande till ljusets utbredningsriktning. De använde den informationen för att skapa numeriska simuleringar som visade att den extra informationen kunde användas för att skilja mellan korsande fibrer i planet och de som pekade ut ur planet. De använde det de lärde sig från simuleringarna för att genomföra ytterligare mikroskopistudier med faktisk nervvävnad. Därvid, de visade en teknik som gjorde det möjligt att rekonstruera hjärnvävnadssubkultur i oöverträffad detalj, som inkluderade de inblandade vinklarna när nervfibrer korsar varandra.

Forskarna föreslår att deras ansträngningar kan leda till en bättre förståelse av hjärnans arkitektur genom att möjliggöra skapandet av en sann 3D-representation av hjärnan. De föreslår vidare att deras arbete kan leda till förbättringar i tolkningen av medicinska skanningar som MRS och att deras teknik kan vara användbar i andra tillämpningar också, som att studera fibervävnadsprover.

© 2020 Science X Network