Vooruitgang in microscopietechnieken hebben vaak geleid tot belangrijke ontdekkingen op het gebied van neurowetenschappen, waardoor vitale inzichten in het begrijpen van de hersenen en veelbelovende nieuwe behandelingen voor neurodegeneratieve ziekten zoals Alzheimer en Parkinson mogelijk zijn. Een speciale sectie over "Super-resolution Microscopy of Neural Structure and Function" in het huidige nummer van het tijdschrift Neurofotonica , uitgegeven door SPIE, de internationale vereniging voor optica en fotonica, beschrijft dit werk in rapporten over baanbrekend nieuw onderzoek en recensies.

Beginnend met de Golgi-techniek aan het einde van de 19e eeuw, tot elektronenmicroscopie in de jaren vijftig, tot fluorescerende confocale en twee-fotonenmicroscopie aan het einde van de 20e eeuw, microscopietechnieken hebben geleid tot belangrijke doorbraken in de neurowetenschappen, noteer gastredacteuren Valentin Nägerl en Jean-Baptiste Sibarita van de Université de Bordeaux en de CNRS in hun redactioneel commentaar voor de speciale sectie.

"Door hogere ruimtelijke en temporele resoluties te bieden, evenals meer contrast en specificiteit, deze baanbrekende technieken hebben onze kijk op de werking van de hersenen enorm beïnvloed, ’, schrijft de redactie.

Superresolutie fluorescentiemicroscopie "is de nieuwste spaak in het revolutionaire wiel, " merkt de gastredacteur op. "Erkend met de Nobelprijs voor scheikunde in 2014 voor het overwinnen van de diffractiebarrière van lichtmicroscopie, het ontsluit een nieuw potentieel om biologisch onderzoek op moleculair niveau op zijn kop te zetten. Tien jaar na hun ontwikkeling in een handvol laboratoria, superresolutiemicroscopietechnieken zijn als een lopend vuurtje aangeslagen en worden nu routinematig gebruikt in een groot aantal biologielaboratoria."

Hoewel superresolutiemicroscopie een relatief recente toevoeging is aan het arsenaal aan hulpmiddelen dat beschikbaar is voor neurowetenschappelijk onderzoek, zei hoofdredacteur van Neurophotonics David Boas van het Massachusetts General Hospital, Harvard Medical School, "de reikwijdte van impactvolle applicaties groeit snel. Deze speciale sectie geeft een momentopname van deze groei met een verzameling opwindende papers die de reikwijdte van de applicaties illustreren."

Artikelen in de sectie, velen van hen toegankelijk via open access, helpen bij het valideren en beoordelen van nieuwe technieken door ze te vergelijken met meer gevestigde benaderingen. Onder hen:

In "Filling the gap:superresolutie toevoegen aan array-tomografie voor gecorreleerde ultrastructurele en moleculaire identificatie van elektrische synapsen bij het C. elegans-connectoom, " Sebastian Matthias Markert van de Universiteit van Würzburg en co-auteurs beschrijven een nieuwe methode om moleculaire informatie te correleren met ultrastructurele context. Hun doel is om onderzoekers in staat te stellen de moleculaire onderbouwing van de ultrastructurele organisatie en functie van elektrische synapsen nauwkeurig en vol vertrouwen te ontleden.

Het produceren van kaarten op nanoschaal van eiwitorganisatie op celoppervlakken of in organellen is een ander opwindend vooruitzicht in superresolutiemicroscopie. In "Aantal synaptische eiwitten tellen:absolute kwantificering en beeldvormingstechnieken met één molecuul, " Angela Patrizio en Christian Specht van de École Normale Supérieure beschrijven hoe microscopietechnieken op basis van één molecuul ongeëvenaarde mogelijkheden bieden om het eiwitgehalte en de dynamiek in belangrijke functionele compartimenten te bestuderen.

Een vroeg kenmerk van neurodegeneratieve ziekten zoals de ziekte van Alzheimer en Parkinson is de verkeerde vouwing en zelfaggregatie van eiwitten in amyloïde structuren waarvan wordt aangenomen dat ze schade aanrichten aan neuronen en synapsen. In "Aggregatie van amyloïde-eiwitten onderzoeken met optische superresolutiemethoden:van de reageerbuis tot ziektemodellen", Clemens Kaminski en Gabriele Kaminski Schierle van de Universiteit van Cambridge leggen het potentieel uit van nieuwe optische superresolutietechnieken om inzicht te geven in het moleculaire mechanisme van het pathogene zelfassemblageproces in vitro en in cellen.