波動補正アルゴリズムを用いた新しいラベルフリーイメージングにより、光を集光し、不要な多重散乱光波をフィルタリングすることで、頭蓋骨がそのままの状態でマウス脳の微細な神経回路網を取り出すことが可能になった。 The new label-free deep-tissue imaging with the wave correction algorithm retrieves the fine neural network of the mouse brain with the intact skull by focusing the light and filtering out undesired multiple scattered light waves
2022-09-16 大韓民国・基礎科学研究院(IBS)
研究チームは、光と物質の相互作用を定量的に解析することに成功し、これまでの顕微鏡をさらに改良することに成功した。
具体的には、様々な角度から光を入力しても反射波形が類似していることを利用して、単一散乱波を優先的に選択する方法を考案した。これにより、新しい顕微鏡は、不要な信号を選択的に除去しながら、従来よりも80倍以上の光エネルギーを神経線維に集中させることが可能になった。これにより、単一散乱波と多重散乱波の比率を数桁高めることができた。
<関連情報>
- https://www.ibs.re.kr/cop/bbs/BBSMSTR_000000000738/selectBoardArticle.do?nttId=22044&pageIndex=1&searchCnd=&searchWrd=
- https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abo4366
次元減少補償光学顕微鏡による可視光線での生体内スルースカル脳イメージング Through-skull brain imaging in vivo at visible wavelengths via dimensionality reduction adaptive-optical microscopy
Yonghyeon Jo,Ye-Ryoung Lee,Jin Hee Hong ,Dong-Young Kim ,Junhwan Kwon,Myunghwan Choi ,Moonseok Kim,Wonshik Choi
Science Advances Published:27 Jul 2022
DOI: 10.1126/sciadv.abo4366
Abstract
Compensation of sample-induced optical aberrations is crucial for visualizing microscopic structures deep within biological tissues. However, strong multiple scattering poses a fundamental limitation for identifying and correcting the tissue-induced aberrations. Here, we introduce a label-free deep-tissue imaging technique termed dimensionality reduction adaptive-optical microscopy (DReAM) to selectively attenuate multiple scattering. We established a theoretical framework in which dimensionality reduction of a time-gated reflection matrix can attenuate uncorrelated multiple scattering while retaining a single-scattering signal with a strong wave correlation, irrespective of sample-induced aberrations. We performed mouse brain imaging in vivo through the intact skull with the probe beam at visible wavelengths. Despite the strong scattering and aberrations, DReAM offered a 17-fold enhancement of single scattering–to–multiple scattering ratio and provided high-contrast images of neural fibers in the brain cortex with the diffraction-limited spatial resolution of 412 nanometers and a 33-fold enhanced Strehl ratio.
