การมองเห็นโครงสร้างเซลล์ย่อยที่อยู่ลึกเข้าไปในสมองของสัตว์ที่มีชีวิตสามารถปรับปรุงความเข้าใจของเราเกี่ยวกับวิธีการทำงานของเซลล์ประสาทในสภาพแวดล้อมดั้งเดิมของพวกมัน ด้วยเทคนิคกล้องจุลทรรศน์ความละเอียดสูงที่ได้รับการปรับปรุงซึ่งพัฒนาขึ้นที่มหาวิทยาลัยเยลความฝันดังกล่าวจึงเข้าใกล้ความจริงไปอีกก้าวหนึ่ง การเขียน นักวิจัยได้รวมกล้องจุลทรรศน์การกระตุ้นการปลดปล่อยรังสี
กระตุ้น
ด้วยการกระตุ้นด้วยโฟตอน (2PE) เพื่อให้เห็นภาพสามมิติของกระดูกสันหลังของหนูที่มีชีวิต ส่วนที่ยื่นออกมาคล้ายกิ่งก้านเล็กๆ บนเซลล์ประสาทมีบทบาทสำคัญในการสื่อสารระหว่างเซลล์ประสาทกับเซลล์ประสาท นักวิจัยใช้กล้องจุลทรรศน์ 3D-2PE-STED สังเกตการเปลี่ยนแปลงทางสัณฐานวิทยา
ของกระดูกสันหลังลึกเกือบ 100 ไมครอนในสมอง กล้องจุลทรรศน์ถือเป็นเทคโนโลยี 3D-STED รุ่นต่อไป ที่สำคัญเทคนิคนี้สามารถนำเสนอ มุมมอง ในร่างกายของโครงสร้างระดับนาโนหลายตัวที่ฝังลึกอยู่ภายในเนื้อเยื่อชีวภาพ หัวหน้าทีมวิจัยกล่าวว่า “ความสามารถในการศึกษาพฤติกรรมของเซลล์
ด้วยวิธีนี้มีความสำคัญต่อการทำความเข้าใจอย่างครอบคลุมเกี่ยวกับปรากฏการณ์ทางชีววิทยาสำหรับการวิจัยทางชีวการแพทย์ เช่นเดียวกับการพัฒนายา” จับภาพรายละเอียดปลีกย่อยการออกแบบกล้องจุลทรรศน์ที่เข้ากันได้กับ การถ่ายภาพ ในสัตว์ทดลองนั้นมีความท้าทายมากกว่าการสร้างเซลล์
ภาพบนสลิปแก้ว ไม่เพียงแต่แสงจะต้องนำทางผ่านเนื้อเยื่อหนาที่มีความหนาแน่นทางสายตาเท่านั้น แต่การเคลื่อนไหวใดๆ (เช่น การหายใจและการเต้นของหัวใจ) ก็สามารถสร้างสิ่งประดิษฐ์การเคลื่อนไหวภายในภาพได้ ผลลัพธ์สุทธิคือความละเอียดต่ำ โดยเฉพาะในทิศทางแกน ( z )
กล้องจุลทรรศน์ ที่พัฒนาสามารถจัดการกับอุปสรรคสำคัญ 2 ประการในการถ่ายภาพเนื้อเยื่อลึก ได้แก่ การกระเจิงของแสง และความคลาดเคลื่อนทางแสง (ซึ่งการเปลี่ยนแปลงของดัชนีการหักเหของแสงทั้งภายในเนื้อเยื่อและระหว่างเนื้อเยื่อกับตัวกลางแช่เลนส์ใกล้วัตถุทำให้ภาพพร่ามัวและไม่อยู่ในโฟกัส)
การรวม
ซึ่งใช้แสงอินฟราเรดใกล้เพื่อสร้างสัญญาณฟลูออเรสเซนต์ในบริเวณที่สนใจ ช่วยลดการกระเจิงของแสง ในขณะเดียวกัน ออปติคแบบปรับได้และเลนส์แช่ที่ปรับให้เหมาะสมจะตัดความคลาดเคลื่อนทางแสงออกจากเนื้อเยื่อ ทำให้แสงสามารถโฟกัสได้อย่างเหมาะสม
เป็นเครื่องมือในการสังเกตการเปลี่ยนแปลง [ต่อเดนไดรต์สไปน์] และทำได้ไม่เฉพาะในชั้นผิวเผินของสมองเท่านั้น แต่ยังลึกเข้าไปข้างในด้วย ซึ่งมีความเชื่อมโยงที่น่าสนใจมากขึ้น” ผู้เขียนคนแรกอธิบาย แมรี่ เกรซ เวลัสโก ที่สำคัญ นักวิจัยไม่เห็นการเปลี่ยนแปลงที่ผิดปกติของเซลล์ประสาท
หรือพฤติกรรมของหนูอันเป็นผลจากสภาพการถ่ายภาพ พวกเขาเชื่อว่าเทคนิคกล้องจุลทรรศน์ของพวกเขาสามารถช่วยเปิดเผยความสัมพันธ์เชิงโครงสร้างและเซลล์จำนวนมหาศาลที่พบในเนื้อเยื่อต่างๆ
ก่อนทำการทดสอบการตั้งค่าใน vivoนักวิจัยได้ทำการเปรียบเทียบความสามารถความละเอียดสูง
การผสมผสานระหว่างเทคนิคแม่เหล็กและแสง จากนั้นอะตอมจะถูกโยนขึ้นไปในโพรง โดยใช้เลเซอร์ ซึ่งสร้างสิ่งที่เรียกว่ากากน้ำตาลเคลื่อนที่ ช่องนี้วางอยู่ที่จุดหักเหใน “น้ำพุปรมาณู” และส่องสว่างด้วยลำแสงอ่อนจากเลเซอร์ไดโอด แสงนี้ก่อตัวเป็นคลื่นนิ่งระหว่างกระจกทั้งสองอันเนื่องจากการสะท้อนแสง
หลายจุด โดยมีโหนด (เช่น ความเข้มต่ำสุด) อยู่ที่พื้นผิวกระจก ความเร็วที่ช้าซึ่งอะตอมผ่านโพรงหมายความว่าสามารถสังเกตอะตอมได้เป็นระยะเวลาค่อนข้างนานโดยบันทึกความเข้มของแสงที่ส่งผ่านโพรงbและ 1 cตามลำดับ) อิเล็กโทรไดนามิกส์ควอนตัมโพรงแต่ความเข้มของแสงที่เหมาะสมที่สุด
ที่จำเป็น
ในการตรวจจับอะตอมเดี่ยวคือเท่าใด ตามสัญชาตญาณแล้ว เราคาดว่าอัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนจะเพิ่มขึ้นตามความเข้มของแสงเลเซอร์ จึงทำให้ลำแสงเลเซอร์ที่ทรงพลังมีประโยชน์มากกว่าลำแสงที่อ่อนแอ อย่างไรก็ตาม ลำแสงเลเซอร์ที่แรงสามารถกระตุ้นให้อะตอมเข้าสู่สถานะ
ที่มีพลังงานสูงกว่าได้อย่างง่ายดาย ซึ่งมันจะสูญเสียความสามารถในการดูดซับแสงมากขึ้น ซึ่งเป็นเอฟเฟกต์ที่เรียกว่าความอิ่มตัว ในขั้นตอนนี้ตัวกลางของอะตอมจะโปร่งใส ความอิ่มตัวยังเปลี่ยนดัชนีการหักเหของแสงของอะตอมด้วย และสำหรับเลเซอร์ที่มีความเข้มสูงเพียงพอ ดัชนีการหักเหของแสงนี้
จะเข้าใกล้ค่าของสุญญากาศ ภายใต้เงื่อนไขนี้ อะตอมจะไม่สามารถเปลี่ยนเฟสของคลื่นแสงได้อีกต่อไป ความอิ่มตัวทำให้ตรวจจับอะตอมเดี่ยวได้ยากขึ้นผ่านการดูดกลืนหรือการเปลี่ยนแปลงของดัชนีการหักเหของแสงในช่องเมื่อความเข้มสูงกว่าค่าที่กำหนด แต่ขีด จำกัด บนของความเข้มนี้ใหญ่แค่ไหน?
สำหรับอะตอมของซีเซียมและรูบิเดียมในการทดลองที่ ความอิ่มตัวจะเกิดขึ้นที่ความเข้มปานกลาง เนื่องจากความเข้มเป็นสัดส่วนกับจำนวนโฟตอนต่อปริมาตรโพรง จึงจำเป็นต้องมีโฟตอนที่น้อยลงเพื่อทำให้อะตอมอิ่มตัวเนื่องจากขนาดของช่องเล็กลง ในการทดลองล่าสุด ระยะห่างระหว่างกระจก
มีขนาดเล็กถึง 10 ไมครอน อะตอมในช่องเล็ก ๆ ดังกล่าวสามารถอิ่มตัวได้แม้ว่าจะมีโฟตอนน้อยกว่าหนึ่งตัวโดยเฉลี่ย ซึ่งจะอธิบายว่าทำไมระดับพลังงานประมาณ 1 ซึ่งสอดคล้องกับโฟตอนหนึ่งช่อง จึงถูกนำมาใช้ในสิ่งเหล่า นี้ การทดลอง ปัญหาความอิ่มตัวของสีจะรุนแรงเป็นพิเศษในกรณีที่แสง
อยู่ในเรโซแนนซ์กับความถี่การเปลี่ยนผ่านของอะตอม สำหรับแสงที่ไม่ก้องกังวาน จำเป็นต้องมีโฟตอนมากขึ้นเพื่อทำให้อะตอมอิ่มตัว ซึ่งจะช่วยผ่อนคลายข้อจำกัดด้านความเข้มของแสง จะเกิดอะไรขึ้นเมื่อแสงมีความเข้มมากพอที่จะทำให้อะตอมอิ่มตัว? ในกรณีนี้ อะตอมใช้เวลาส่วนใหญ่ในสถานะตื่นเต้น
