Onderzoekers van het Leibniz Institute of Photonic Technology (Leibniz-IPHT) in Jena en de Universiteit van Edinburgh zijn erin geslaagd om met een haardunne vezelendoscoop inzicht te krijgen in voorheen ontoegankelijke hersenstructuren. Deze studie is gepubliceerd in Licht:wetenschap en toepassingen . Dit zou een grote stap kunnen zijn in de richting van een beter begrip van de functies van diep verborgen hersencompartimenten, zoals het vormen van herinneringen, evenals gerelateerde disfuncties, waaronder de ziekte van Alzheimer.

Met behulp van een haardunne optische vezel, de onderzoekers keken als door een sleutelgat in diepe hersengebieden van een levende muis. Onlangs geïntroduceerde methoden voor holografische controle van lichtvoortplanting in complexe media maken nu het gebruik van een multimode-vezel als beeldvormingsinstrument mogelijk. Op basis van deze nieuwe aanpak de wetenschappers ontwierpen een compact systeem voor fluorescentiebeeldvorming aan het uiteinde van een vezel, biedt een veel kleinere voetafdruk en een verbeterde resolutie in vergelijking met conventionele endoscopen op basis van vezelbundels of lenzen met gegradeerde index.

"We zijn erg verheugd om te zien dat onze technologie zijn eerste stappen zet in de richting van praktische toepassingen in de neurowetenschappen, " zegt Dr. Sergey Turtaev van Leibniz-IPHT, hoofdauteur van het artikel.

"Voor de eerste keer, we hebben aangetoond dat het mogelijk is om op een minimaal invasieve manier diepe hersengebieden van een levend diermodel te onderzoeken en tegelijkertijd beelden met een hoge resolutie te verkrijgen, ", zegt IPHT-wetenschapper Dr. Ivo T. Leite. Sergey en Ivo werken in de onderzoeksgroep die de holografische methode voor beeldvorming via een enkele vezel heeft ontwikkeld. Met behulp van deze benadering, het onderzoeksteam verkreeg beelden van hersencellen en neuronale processen in de visuele cortex en hippocampus van levende muizen met een resolutie van bijna een micrometer. Gedetailleerde waarnemingen binnen deze gebieden zijn cruciaal voor onderzoek naar zintuiglijke waarneming, geheugenvorming en ernstige neuronale ziekten zoals de ziekte van Alzheimer. De huidige onderzoeksmethoden zijn sterk invasief, zodanig dat het niet mogelijk is om neuronale netwerken in deze binnengebieden aan het werk te zien zonder massale vernietiging van het omringende weefsel - endoscopen bestaande uit honderden optische vezels zijn te groot om dergelijke gevoelige hersengebieden binnen te dringen, terwijl de neuronale structuren te klein zijn om te worden gevisualiseerd door niet-invasieve beeldvormingsmethoden zoals magnetische resonantie beeldvorming (MRI).

"Deze minimaal invasieve benadering stelt neurowetenschappers in staat om functies van neuronen in diepe structuren van de hersenen van bewuste dieren te onderzoeken zonder de neuronale circuits in actie te verstoren. Het zal mogelijk zijn om de activiteit van deze neuronale circuits te onthullen terwijl het dier een omgeving of een nieuwe taak leren, " legt projectpartner Dr. Nathalie Rochefort van de Universiteit van Edinburgh uit.