De ingenieurs van Johns Hopkins hebben een nieuwe lensvrije ultrageminiaturiseerde endoscoop ontwikkeld. de grootte van een paar mensenhaar in de breedte, dat is minder omvangrijk en kan beelden van hogere kwaliteit produceren.

Hun bevindingen zijn vandaag gepubliceerd in wetenschappelijke vooruitgang .

"Gebruikelijk, je moet ofwel de grootte ofwel de beeldkwaliteit opofferen. We hebben beide kunnen bereiken met onze micro-endoscoop, " zegt Mark Foster, een universitair hoofddocent elektrische en computertechniek aan de Johns Hopkins University en de corresponderende auteur van de studie.

Bestemd voor het onderzoeken van neuronen die afvuren in de hersenen van dieren zoals muizen en ratten, een ideale micro-endoscoop moet klein zijn om schade aan het hersenweefsel te minimaliseren en toch krachtig genoeg om een ​​duidelijk beeld te produceren.

Momenteel, standaard micro-endoscopen hebben een diameter van ongeveer een halve millimeter tot enkele millimeters, en vereisen grotere, meer invasieve lenzen voor een betere beeldvorming. Hoewel er lensloze micro-endoscopen bestaan, de optische vezel binnenin die een gebied pixel voor pixel scant, buigt vaak en verliest beeldvormingsvermogen wanneer het wordt verplaatst.

In hun nieuwe studie Foster en collega's creëerden een lensvrije ultrageminiaturiseerde micro-endoscoop die, vergeleken met een conventionele lensgebaseerde micro-endoscoop, verhoogt de hoeveelheid die onderzoekers kunnen zien en verbetert de beeldkwaliteit.

De onderzoekers bereikten dit door een gecodeerd diafragma te gebruiken, of een plat raster dat willekeurig licht blokkeert en een projectie creëert in een bekend patroon dat lijkt op het willekeurig doorprikken van een stuk aluminiumfolie en licht door alle kleine gaatjes laten. Dit zorgt voor een rommelig beeld, maar een die een overvloed aan informatie geeft over waar het licht vandaan komt, en die informatie kan computationeel worden gereconstrueerd tot een duidelijker beeld. In hun experimenten, Het team van Foster keek naar kralen in verschillende patronen op een dia.

"Voor duizenden jaren, het doel is geweest om een ​​zo duidelijk mogelijk beeld te krijgen. Nutsvoorzieningen, dankzij computationele reconstructie, we kunnen doelbewust iets vastleggen dat er vreselijk uitziet en contra-intuïtief eindigen met een duidelijker eindbeeld, ' zegt Foster.

Aanvullend, De micro-endoscoop van Foster en zijn team vereist geen beweging om te focussen op objecten op verschillende diepten; ze gebruiken computationele herfocussering om te bepalen waar het licht vandaan kwam in 3 dimensies. Hierdoor kan de endoscoop veel kleiner zijn dan een traditionele, waarbij de endoscoop moet worden verplaatst om scherp te stellen.

Ergens naar uitkijken, het onderzoeksteam zal hun micro-endoscoop testen met fluorescerende labelprocedures waarbij actieve hersenneuronen worden gelabeld en verlicht, om te bepalen hoe nauwkeurig de endoscoop neurale activiteit kan afbeelden.