Onderzoekers hebben een oogverblindende nieuwe methode ontdekt voor het visualiseren van neuronen die zowel neurowetenschappers als celbiologen belooft:door spectrale confocale microscopie te gebruiken om weefsels af te beelden die geïmpregneerd zijn met zilver of goud.

In plaats van te vertrouwen op de hoeveelheid licht die door metaaldeeltjes wordt weerkaatst, dit nieuwe proces, in het journaal te presenteren eLife , omvat het leveren van lichtenergie aan zilveren of gouden nanodeeltjes die zijn afgezet op neuronen en het afbeelden van de hogere energieniveaus als gevolg van hun trillingen, bekend als oppervlakteplasmonen.

Deze techniek is bijzonder effectief omdat het licht dat door metaaldeeltjes wordt uitgestraald, bestand is tegen vervaging, wat betekent dat decennia oude weefselmonsters verkregen door andere processen, zoals de Golgi-kleurmethode uit de late jaren 1880, herhaaldelijk kan worden afgebeeld.

Het nieuwe proces werd bereikt door gebruik te maken van spectrale detectie op een Laser Scanning Confocal Microscope (LSCM), voor het eerst beschikbaar in de late jaren 1980 en, tot nu, het meest gebruikt voor fluorescerende beeldvorming.

In combinatie met dergelijke methoden, op zilver en goud gebaseerde celetikettering staat klaar om nieuwe informatie te ontsluiten in een groot aantal gearchiveerde exemplaren. Verder, met zilver geïmpregneerde preparaten moeten hun hoge beeldkwaliteit een eeuw of langer behouden, archivering mogelijk maken die zou kunnen helpen bij klinisch onderzoek en ziektegerelateerde diagnostische technieken voor kanker en neurologische aandoeningen.

"Voor medische diagnostiek, oudere en nieuwere exemplaren kunnen worden vergeleken met de wetenschap dat de signaalintensiteit redelijk uniform zou blijven, ongeacht de leeftijd van het monster of herhaalde blootstelling aan licht, ", zegt bijdragende auteur Karen Mesce van de Universiteit van Minnesota.

"Met de voorspelling dat microscopische technieken met superieure resolutie zullen blijven evolueren, oudere gearchiveerde samples konden opnieuw worden ontworpen met nieuwere technologieën en met het vertrouwen dat het betreffende signaal behouden bleef. De progressie of stabiliteit van een kanker of andere ziekte kon daardoor nauwkeurig in kaart worden gebracht over lange perioden."

Om de verbeterde beeldkwaliteit van de nieuwe techniek te waarderen, het team onderzocht eerst een conventioneel helderveldbeeld van een met metaal gelabeld neuron in het abdominale ganglion van een sprinkhaan, een soort minibrein dat, zelfs op die maat, onscherpe structuren gepresenteerd.

Vervolgens beeldden ze hetzelfde ganglion af met de spectrale LSCM aangepast aan de traditionele fluorescentie-instellingen van de fabrikant, wat alleen resulteert in sterke natuurlijke fluorescentie en een collectieve donkere vervaging in plaats van de met zilver gelabelde neuronen.

Echter, na het verzamelen van de lichtenergie die wordt uitgezonden door trillende oppervlakteplasmonen in de spectrale LSCM, het team verkreeg spectaculaire driedimensionale computerbeelden van met zilver en goud geïmpregneerde neuronen. Dit biedt een enorm potentieel voor het stimuleren van een heronderzoek van gearchiveerde preparaten, inclusief Golgi-gekleurd en kobalt/zilver-gelabeld zenuwstelsel.

Aanvullend, door gebruik te maken van een aantal verschillende op metaal gebaseerde cellabelingstechnieken in combinatie met de nieuwe LSCM-protocollen, weefsel- en celspecimens kunnen gemakkelijk en in groot driedimensionaal detail worden gegenereerd en afgebeeld. Veranderingen in zelfs kleine structurele details van neuronen kunnen worden geïdentificeerd, die vaak belangrijke indicatoren zijn van neurologische aandoeningen, leren en geheugen, en hersenontwikkeling.

"Zowel nieuwe als gearchiveerde preparaten zijn in wezen permanent en de informatie die daaruit wordt verzameld, vergroot de beschikbare gegevens voor het karakteriseren van neuronen als individuen of als leden van klassen voor vergelijkende studies, toe te voegen aan opkomende neuronale banken, ", zegt mede-eerste auteur Karen Thompson van Agnes Scott College.

"Net zoals plasmonresonantie de aanhoudende intensiteit van de rode (veroorzaakt door zilveren nanodeeltjes) en gele (gouden nanodeeltjes) kleuren in eeuwenoude middeleeuwse glas-in-loodramen en andere kunstwerken kan verklaren, met metaal geïmpregneerde neuronen zullen waarschijnlijk ook nooit vervagen, noch in de informatie die ze verstrekken, noch in hun intrinsieke schoonheid, ", voegt Mesce toe.