درکی جدید از اعماق مغز؛ دانشمندان پروبی نوری با کمترین تهاجم را توسعه داده‌اند

این امر می‌تواند یک گام مهم در درک بهتر عملکرد اجزای پنهان مغز، مانند تشکیل خاطرات، و همچنین اختلالات مربوط به آن مثل آلزایمر باشد. محققان موسسه‌ی ‌فناوری فوتونیک لایبنیتز (Leibniz IPHT) با همکاری دانشگاه ادینبورا (Edinburgh) توانستند با موفقیت یک پراب اندوسکوپ به نازکی یک تار مو بسازند و به وسیله‌ی ‌آن به دیدی جدید در ساختارهای عمیق و غیرقابل دسترس مغز دست یابند. برای اولین بار، دانشمندان قادرند که مشاهداتی بسیار دقیق و با رزولوشن بالا، از ساختارهای عصبی درون نقاط عمیق مغزی موش‌های زنده داشته باشند.

روش‌های جدید ارائه شده برای کنترل هولوگرافیک انتشار نور در مواد مرکب، دانشمندان را قادر ساخته که از فیبرهای مالتی مود به عنوان ابزارهای تصویربرداری استفاده کنند. بر اساس این رویکرد جدید، دانشمندان یک سیستم بسیار کوچک برای تصویربرداری فلوئورسنت، آن هم در نوک یک فیبر نوری طراحی کرده‌اند که رزولوشن بالا را به همراه سطح اِشغال بسیار کم (در مقایسه با اندوسکوپ‌های رایج که بر مبنای فیبرهای دسته‌ای یا لنزهای درجه بندی شده تولید می‌شوند) با هم برای محققان به ارمغان می‌آورد.

برای اولین بار ما نشان دادیم که مشاهده‌ی ‌قسمت‌های عمیق مغز موجودات زنده، با یک روش که میزان تهاجم آن بسیار کم است، آن هم با رزولوشن بسیار بالای تصویر، امکان پذیر است.

با استفاده از این رویکرد، تیم تحقیقاتی موفق شدند از سلول‌های مغز و فرآیند‌های عصبی در قشر بینایی و هیپوکامپ موش زنده، با رزولوشن نزدیک به میکرومتر، تصویربرداری کنند. مشاهدات دقیق و با جزئیات فراوان از این ناحیه‌ی ‌مغز برای تحقیقات مربوط به ادراک حسی، تشکیل خاطرات، و بیماری‌های عصبی شدید مانند آلزایمر، حیاتی است. روش‌های بررسی این نواحی در حال حاضر بسیار تهاجمی هستند، آنقدر تهاجمی که امکان مشاهده‌ی ‌شبکه‌های عصبی در ناحیه‌های درونی‌تر مغز، بدون اثرگذاری شدید روی بافت‌های اطراف آن، امکان پذیر نیست. این بدان معنی است که اندوسکوپ‌های رایج فعلی که از صدها فیبرنوری تشکیل شده‌اند برای نفوذ به چنین ناحیه‌ی ‌مغزی حساسی، بسیار بزرگ هستند، و این در حالی است که این ساختار‌های عصبی برای تصویربرداری با سیستم‌های غیرتهاجمی مانند MRI بسیار کوچک‌اند.

این رویکرد به دانشمندان حوزه علوم اعصاب اجازه می‌دهد که عملکردهای نورون‌های موجود در ساختارهای عمیق مغز حیوانات زنده (و در حال فعالیت) را بررسی کنند. با این وسیله، بدون ایجاد مزاحمت برای مدارهای عصبی دیگر امکان آشکارسازی فعالیت‌های مدارهای عصبی حیوان، در حالی که مشغول به گشتن در محیط یا یادگیری یک وظیفه‌ی جدید است، برای دانشمندان فراهم شده است.

با استفاده از یافته‌های این پژوهش، این تیم تحقیقاتی به دنبال حل مشکلات رایج فعلی در حوزه‌ی ‌علوم اعصاب است، که این این امر مستلزم رساندن تکنیک‌های میکروسکوپیک از طریق اندوسکوپ‌های تک-فیبر می‌باشد.