การถ่ายภาพรังสี UV ที่รุนแรงจะแสดงภาพเซลล์ประสาทของเมาส์ด้วยความละเอียดสูงพิเศษ

การถ่ายภาพรังสี UV ที่รุนแรงจะแสดงภาพเซลล์ประสาทของเมาส์ด้วยความละเอียดสูงพิเศษ

การถ่ายภาพเอ็กซ์เรย์เป็นเครื่องมืออันมีค่าสำหรับการศึกษาระบบทางชีววิทยา โดยให้ความละเอียดสูงมาก ตลอดจนความสามารถในการมองเห็นภายในตัวอย่างที่หนา การพัฒนาแหล่งรังสีเอกซ์ที่เชื่อมโยงกันเมื่อเร็วๆ นี้ ทำให้มีการนำเทคนิคการถ่ายภาพแบบไม่ใช้เลนส์มาใช้ ซึ่งช่วยขจัดปัญหาในการสร้างเลนส์ที่เหมาะสมสำหรับกล้องจุลทรรศน์รังสีเอกซ์ การสร้างรังสีเอ็กซ์เรย์ที่เชื่อมโยงกัน

ซึ่งจำเป็น

สำหรับการถ่ายภาพแบบไร้เลนส์โดยทั่วไปต้องการสิ่งอำนวยความสะดวกขนาดใหญ่ เช่น ซินโครตรอนหรือเลเซอร์อิเล็กตรอนอิสระ แต่ในบริเวณสเปกตรัมรังสีอัลตราไวโอเลตสูง (EUV) (124–10 นาโนเมตร) รังสีที่เชื่อมโยงกันสามารถสร้างขึ้นได้ผ่านการสร้างฮาร์มอนิกสูง (HHG) โดยใช้เลเซอร์เฟมโตวินาที

ที่เข้มข้น โดยหลักการแล้วแหล่งที่มาของ HHG ดังกล่าวสามารถเปิดใช้งานการถ่ายภาพ EUV ที่เชื่อมโยงกันในห้องปฏิบัติการขนาดเล็กทีมวิจัยระหว่างประเทศซึ่งนำได้พัฒนาแหล่ง EUV ที่สอดคล้องกันในระดับห้องปฏิบัติการจากเลเซอร์ และใช้เพื่อสร้างภาพความละเอียดสูงของเซลล์ประสาทที่ปลูก

ในห้องปฏิบัติการ ภาพที่มีรายละเอียดสูงเช่นนี้อาจนำไปใช้ประโยชน์ได้มากมายในด้านการแพทย์และชีววิทยา รวมถึงการศึกษาโรคเกี่ยวกับความเสื่อมของระบบประสาทเสียเลนส์ในการถ่ายภาพแบบไม่ใช้เลนส์ วัตถุจะส่องสว่างด้วยรังสีที่สัมพันธ์กัน และรังสีที่กระจัดกระจายจะถูกรวบรวมไปยังเครื่องตรวจจับ

โดยไม่ต้องใช้ออปติกสร้างภาพ ภาพถูกสร้างขึ้นโดยการสร้างอัลกอริทึมของเฟสของแต่ละพิกเซลในรูปแบบการกระจายที่ตรวจพบ ในการศึกษานี้ ทีมงานได้ใช้เทคนิคพิมพ์ภาพ ซึ่งเป็นการถ่ายภาพแบบไม่ใช้เลนส์ประเภทหนึ่ง ซึ่งการส่องสว่างจะถูกเคลื่อนย้ายโดยสัมพันธ์กับตัวอย่าง

และบันทึกรูปแบบการกระจายหลายแบบ เพื่อทดสอบแนวทางของพวกเขา นักวิจัยได้ทดลองตัวอย่างเซลล์ประสาทฮิปโปแคมปัสของหนูบนเยื่อซิลิกอนไนไตรด์ในหลอดทดลอง ก่อนอื่นพวกเขาถ่ายภาพตัวอย่างโดยใช้กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง จากนั้นพวกเขาทำการถ่ายภาพแบบ ของพื้นที่

ขนาดเล็ก

ของตัวอย่าง โดยใช้การส่องสว่างที่สอดคล้องกัน 29 นาโนเมตร (43 eV) ซึ่งผลิตโดยการสร้างฮาร์มอนิกสูงจากเลเซอร์เฟมโตวินาทีแบบพัลซิ่ง การถ่ายภาพไทโคกราฟิกด้วยแหล่ง EUV สร้างภาพเชิงปริมาณทั้งในแอมพลิจูดและเฟส โดยมีความละเอียดด้านข้าง 80 นาโนเมตร และความไวในแนวแกน

ประมาณ 0.8 นาโนเมตร (เทียบเท่ากับชั้นของโปรตีน) ความละเอียดด้านข้างสูงเกิดจากความยาวคลื่นสั้นและความแม่นยำของอัลกอริทึมการดึงเฟส ในขณะที่ความไวในแนวแกนสูงเกิดขึ้นจากปฏิสัมพันธ์ที่รุนแรงของรังสี EUV กับวัสดุชีวภาพที่กำลังถ่ายภาพการเปรียบเทียบภาพที่ถ่ายโดยใช้กล้องจุลทรรศน์

แบบแสงที่มองเห็นได้ซึ่งมีคอนทราสต์เฟสกับภาพเชิงจิตวิทยาของ EUV แสดงให้เห็นว่าภาพ EUV มีความละเอียดด้านข้างที่สูงกว่าภาพออปติกของภาพมาก ตัวอย่างเช่น ภาพ EUV แสดงโครงสร้าง “บานออก” ที่ละเอียดซึ่งเล็ดลอดออกมาจากเดนไดรต์ที่หนากว่าซึ่งมองไม่เห็นในภาพออปติคอล

และกล้องจุลทรรศน์ฟลูออเรสเซนซ์แบบเดิมเพื่อถ่ายภาพตัวอย่างเซลล์ประสาทที่ถูกย้อมด้วยการถ่ายภาพอิมมูโนฟลูออเรสเซนซ์ พวกเขาสังเกตเห็นว่าความละเอียดของ EUV ดีขึ้นอย่างมาก การถ่ายภาพ EUV ยังไวต่อโครงสร้างที่บางในเซลล์ประสาทมากขึ้น โดยระบุคุณลักษณะที่มีความกว้างต่ำ

กว่า 100 นาโนเมตรและมีความหนาเพียง 10 นาโนเมตร ซึ่งไม่สามารถมองเห็นได้โดยใช้การถ่ายภาพด้วยแสงเรืองแสงผู้เขียนทราบว่าแม้จะใช้เทคนิคเรืองแสงความละเอียดสูงพิเศษ ซึ่งสามารถมีความละเอียดด้านข้างน้อยกว่าขีดจำกัดการเลี้ยวเบนได้ การถ่ายภาพด้วยแสงเรืองแสงของโครงสร้าง

ที่บางมาก

จะยังคงทำได้ยาก เนื่องจากวัสดุเรืองแสงมีปริมาณน้อยมาก พวกเขาเสริมว่า EUV ที่สัมพันธ์กันและการถ่ายภาพเรืองแสงช่วยให้องค์ประกอบโครงสร้างที่เห็นโดยใช้ EUV มีความสัมพันธ์โดยตรงกับการทำงานทางชีวภาพ ในที่สุด ทีมงานได้ตรวจสอบผลกระทบของรังสี EUV ที่มีต่อตัวอย่าง 

เทคนิคความละเอียดสูงอื่น ๆ อีกมากมายที่ใช้สำหรับการถ่ายภาพตัวอย่างทางชีววิทยา เช่น กล้องจุลทรรศน์อิเลคตรอนด้วยความเย็นหรือกล้องจุลทรรศน์รังสีเอกซ์แบบแข็ง ถูกจำกัดโดยผลเสียหายของรังสี อย่างไรก็ตาม รังสี EUV ขนาด 29 นาโนเมตรไม่ได้ทำลายโครงสร้างเซลล์ประสาทที่บอบบาง

ในช่วงเวลาการรับแสงที่ใช้สำหรับการถ่ายภาพ“ความสามารถในการถ่ายภาพโดยละเอียดของโครงสร้างทางชีววิทยาที่ละเอียดอ่อน เช่น เซลล์ประสาทโดยไม่ก่อให้เกิดความเสียหายนั้นเป็นเรื่องที่น่าตื่นเต้นมาก และการทำในห้องแล็บโดยไม่ใช้ซินโครตรอนหรือสิ่งอำนวยความสะดวกระดับชาติอื่นๆ 

ถือเป็นนวัตกรรมที่แท้จริง” บร็อคเคิลส์บีกล่าว “วิธีการถ่ายภาพของเราช่วยเติมเต็มช่องว่างที่สำคัญระหว่างการถ่ายภาพด้วยแสง ซึ่งไม่ได้ให้รายละเอียดเล็กๆ น้อยๆ ที่เราเห็น และสิ่งต่างๆ เช่น กล้องจุลทรรศน์อิเลคตรอน ซึ่งต้องการการระบายความร้อนด้วยความเย็นและการเตรียมตัวอย่างอย่างระมัดระวัง”

กับเซลล์ประสาทจริงในระบบของสิ่งมีชีวิต ข้อแม้ที่สำคัญอีกประการหนึ่งคือพวกเขาไม่ได้ถ่ายภาพเซลล์ประสาทหรือการแปลเป็นภาษาท้องถิ่น แต่บันทึกเฉพาะกิจกรรมของพวกเขาเท่านั้น “เราไม่รู้จริง ๆ ว่าเซลล์ประสาทอยู่ที่ไหนหรือหน้าตาเป็นอย่างไร และนี่เป็นปัญหาที่เราหวังว่าจะสามารถแก้ไขได้

ที่น่าสนใจคือ ความแตกต่างระหว่างสองกลุ่มในผลลัพธ์ นั้นชัดเจนยิ่งขึ้นในบุคคลที่อายุ 65 ปีขึ้นไปที่มีเบต้า-อะไมลอยด์บวก นอกจากนี้ ทั้งการวิเคราะห์แบบ  และการวิเคราะห์ตามภูมิภาคที่น่าสนใจได้ยืนยันความสัมพันธ์ระหว่าง QSM และ tau-PET กับ “การแพร่กระจายของโรคอัลไซเมอร์” ผู้เขียนกล่าวเสริม

credit : เว็บแท้ / ดัมมี่ออนไลน์