Profundoscópio, o microscópio que promete revolucionar a neurociência

Com informações da Universidade de Cornell - 07/11/2024

Agora podemos ver redes neurais biológicas com resolução de células individuais.
[Imagem: Aaron T. Mok et al. - 10.1186/s43593-024-00076-4]

Profundoscópio

Pesquisadores da Universidade de Cornell, nos EUA, desenvolveram uma tecnologia avançada de microscopia que permite uma visualização de campo profunda e ampla simultaneamente, permitindo uma visualização direta sem precedentes da atividade cerebral, com uma resolução de célula única.

O microscópio inovador, que a equipe batizou de "profundoscópio" (Deepscope), combina técnicas de microscopia de dois e de três fótons para capturar a atividade neural em larga escala e com detalhes estruturais até agora inacessíveis.

A microscopia multifótons tradicional, o estado da arte para fazer imagens de tecidos profundos, tem limitações significativas na profundidade da imagem e no campo de visão, especialmente em tecidos biológicos altamente dispersos, como o cérebro. Para evitar danos térmicos ao tecido que está sendo observado, sempre que se tenta aumentar a profundidade da imagem é necessário sacrificar o campo de visão em uma magnitude muito maior - o campo de visão reduz-se exponencialmente - tornando desafiador observar redes neuronais em larga escala.

O profundoscópio supera essas restrições ao integrar um conjunto de técnicas inovadoras, permitindo visualizar regiões cerebrais extensas em profundidades sem precedentes. Essas inovações tornaram possível obter imagens de alta resolução em um campo de 3,23 x 3,23 mm² com velocidade de imagem suficiente para capturar a atividade neuronal nas camadas corticais mais profundas dos cérebros de camundongos.

A capacidade de realizar imagens simultâneas de dois e três fótons aumenta ainda mais a versatilidade do sistema, permitindo a exploração detalhada de regiões rasas e profundas.

Esquema do microscópio, cujas técnicas poderão ser integradas nos microscópios já existentes.
[Imagem: Aaron T. Mok et al. - 10.1186/s43593-024-00076-4]

Observando o cérebro inteiro

Os pesquisadores demonstraram a capacidade do novo microscópio capturando imagens de colunas corticais inteiras e de estruturas subcorticais, obtendo registros com resolução suficiente para visualizar células individuais.

Eles registraram atividades neuronais em regiões profundas do cérebro de camundongos transgênicos, observando mais de 4.500 neurônios em camadas corticais rasas e profundas.

Além disso, o microscópio permitiu gerar imagens de todo o cérebro de peixes-zebra adultos, outro modelo animal largamente usado pelos neurocientistas, capturando detalhes estruturais em profundidades maiores que 1 mm e em um campo maior que 3 mm - uma novidade no campo da neurociência.

Imagem do cérebro inteiro de um peixe-zebra adulto, vivo e intacto.
[Imagem: Aaron T. Mok et al. - 10.1186/s43593-024-00076-4]

Aprofundar as neurociências

"O Deepscope representa um avanço significativo na tecnologia de imagens cerebrais," disse o pesquisador Aaron Mok, principal responsável pelo desenvolvimento. "Pela primeira vez, podemos visualizar circuitos neurais complexos em animais vivos em uma escala e profundidade enormes, fornecendo insights sobre a função cerebral e potencialmente abrindo novos caminhos para a pesquisa neurológica."

As técnicas demonstradas no protótipo construído pela equipe podem ser facilmente integradas aos microscópios multifótons comerciais, tornando a tecnologia acessível para uso generalizado em neurociência e outros campos que exigem imagens de tecidos profundos, prometendo avançar nossa compreensão das intrincadas redes do cérebro e seu papel na saúde e na doença.

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