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Tief-Gehirndarstellung unter Verwendung der minimal eingreifenden chirurgischen Nadel und Laserlichts

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Unter Verwendung gerade einer einfachen billigen mikro-dünnen chirurgischen Glasnadel und Laserlichts haben University of Utah-Ingenieure eine billige Weise entwickelt, die hochauflösenden Fotos eines Mäusegehirns zu machen und Gewebeschaden herabgesetzt — ein Prozess, den sie glauben, könnte zu eine viel weniger Invasionsmethode für Menschen führen.

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Gewöhnlich müssen Forscher eine Probe des Gehirns des Tieres auch nicht chirurgisch nehmen, um die Zellen unter einem Mikroskop zu überprüfen oder einen Endoscope zu benutzen, der 10 bis 100mal als eine Nadel dick sein kann.

Mit dem neuen „Computer-Cannulamikroskopie“ Prozess lässt die kleine Breite (mit 220 Mikrometern) des Cannula minimal Invasionsdarstellung zu, während die lange Länge (  >2 mm*) Tiefgehirndarstellung von Eigenschaften von ungefähr 3,5   Mikrometern an Größe zulässt. Da kein (langsames) Scannen beteiligt ist, kann Video mit der gebürtigen Rahmenrate der Kamera erzielt werden und das Gefangennehmen nahe Realzeitlive - videos zulassen (z.Z., nimmt es weniger als Fünftel einer Sekunde, um jeden Rahmen auf einem Tischrechner zu berechnen).

Im Falle der Mäuse verwenden Forscher optogenetics (genetisch die Tiere ändern, damit nur die Zellen, die sie Glühen unter diesem Laserlicht sehen möchten), aber Utah elektrisch und Computertechnikaußerordentlicher professor Rajesh Menon, der die Forschung führte, glaubt, dass der neue Prozess für menschliche Patienten möglicherweise entwickelt werden kann. Das würde ein einfacheres, weniger Invasions- und eine weniger teure Methode als Endoscopes schaffen, und es könnte für andere Organe verwendet werden.

Menon und sein Team haben mit dem U. bekannten Nobel-gewinnenden Forschers, des bemerkenswerten Professors der Biologie und der Humangenetik Mario Capecchi und des Jason Shepherds u., Assistenzprofessor von Neurobiologie und von Anatomie gearbeitet.

Die Forschung wird in der spätesten Frage von wissenschaftlichen Berichten des freien Zugangs dokumentiert.

* „mit Dreiphotonmikroskopie, Eindringtiefe bis 1,2   Millimeter wurde vor kurzem berichtet. Jedoch drei oder Multiphotonliegt die Erregung am niedrigen Absorptionsquerschnitt extrem ineffizientes, der die großen Erregungsintensität erfordert, die zu Potenzial für Fotogiftigkeit führen. Außerdem liegen viele interessanten biologischen Eigenschaften an Tiefen größerem als 1,2   Millimeter von der Oberfläche des Gehirns wie der Basalganglien, Hippokamp und des Hypothalamus.“ — Ganghun Kim et al./wissenschaftliche Berichte

Zusammenfassung der Tief-Gehirndarstellung über Epifluoreszenz Computercannula-Mikroskopie

Hier demonstrieren wir widefield (Felddurchmesser   =   200   μm) Fluoreszenzmikroskopie und Videodarstellung innerhalb des Nagetiergehirns an einer Tiefe von 2   Millimeter unter Verwendung einer einfachen chirurgischen Glasnadel (Cannula) von Durchmesser 0,22   Millimeter als das optische hauptsächlichelement. Das Cannulaführer-Erregungslicht in das Gehirn und das Fluoreszenzsignal aus dem Gehirn heraus. Begleitende Bildverarbeitungsalgorithmen werden verwendet, um die räumlich durcheinandergemischten Bilder in Leuchtstoff Bilder und Video umzuwandeln. Das kleine des Cannula ermöglicht minimal Invasionsdarstellung, während die lange Länge (>2   Millimeter) Tiefgehirndarstellung ohne zusätzliche Komplexität im optischen System zulassen. Da kein Scannen beteiligt ist, kann widefield Fluoreszenzvideo mit der gebürtigen Rahmenrate der Kamera erzielt werden.