การแสดงภาพโครงสร้างเซลล์ย่อยที่อยู่ลึกเข้าไปในสมองของสัตว์ที่มีชีวิตสามารถปรับปรุงความเข้าใจของเราว่าเซลล์ประสาททำงานอย่างไรในสภาพแวดล้อมดั้งเดิมของพวกมัน ต้องขอบคุณเทคนิคกล้องจุลทรรศน์ความละเอียดสูงที่พัฒนาขึ้นที่มหาวิทยาลัยเยลความฝันนั้นจึงเข้าใกล้ความเป็นจริงมากขึ้นไปอีกขั้น การเขียนในOpticaนักวิจัยได้รวมกล้องจุลทรรศน์กระตุ้นการพร่องการปล่อยมลพิษ (STED) กับการกระตุ้นด้วยโฟตอน (2PE)
เพื่อให้เห็นภาพในสามมิติของกระดูกสันหลัง
dendritic ของหนูที่มีชีวิต ส่วนที่ยื่นออกมาคล้ายกิ่งก้านเล็ก ๆ เหล่านี้บนเซลล์ประสาทมีบทบาทสำคัญในการสื่อสารระหว่างเซลล์ประสาทกับเซลล์ประสาท การใช้กล้องจุลทรรศน์ 3D-2PE-STED นักวิจัยสังเกตเห็นการเปลี่ยนแปลงทางสัณฐานวิทยาในกระดูกสันหลังที่ลึกเกือบ 100 ไมโครเมตรในสมอง
กล้องจุลทรรศน์ถือเป็นเทคโนโลยี 3D-STED รุ่นต่อไป ที่สำคัญเทคนิคนี้สามารถนำเสนอ มุมมอง ในร่างกายของโครงสร้างระดับนาโนหลายตัวที่ฝังลึกภายในเนื้อเยื่อชีวภาพ
Joerg Bewersdorfหัวหน้านักวิจัยกล่าวว่า “ความสามารถในการศึกษาพฤติกรรมของเซลล์ในลักษณะนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการทำความเข้าใจปรากฏการณ์ทางชีววิทยาอย่างครอบคลุมสำหรับการวิจัยทางชีวการแพทย์
เก็บรายละเอียดปลีกย่อย
การออกแบบไมโครสโคปที่เข้ากันได้กับการ ถ่ายภาพ ในกายเป็นสิ่งที่ท้าทายมากกว่าเซลล์ภาพที่เพาะเลี้ยงบนฝาครอบแก้ว ไม่เพียงแต่แสงจะต้องเคลื่อนที่ผ่านเนื้อเยื่อที่หนาแน่นและหนาแน่นทางแสงเท่านั้น แต่การเคลื่อนไหวใดๆ (เช่น การหายใจและการเต้นของหัวใจ) สามารถสร้างสิ่งประดิษฐ์จากการเคลื่อนไหวภายในภาพได้ ผลลัพธ์ที่ได้คือความละเอียดต่ำ โดยเฉพาะในแนวแกน ( z )
กล้องจุลทรรศน์ 3D-2PE-STED ที่พัฒนาโดยห้องปฏิบัติการ Bewersdorfได้กล่าวถึงอุปสรรคสำคัญสองประการในการถ่ายภาพเนื้อเยื่อชั้นลึก ได้แก่ การกระเจิงของแสง และความคลาดเคลื่อนของแสง (โดยดัชนีการหักเหของแสงจะแปรผันทั้งภายในเนื้อเยื่อและระหว่างเนื้อเยื่อกับตัวกลางในการแช่เลนส์ใกล้วัตถุทำให้เกิดภาพที่พร่ามัวและไม่อยู่ในโฟกัส) การผสมผสาน 2PE ซึ่งใช้แสงอินฟราเรดใกล้เพื่อสร้างสัญญาณเรืองแสงในพื้นที่ที่น่าสนใจ ช่วยลดการกระเจิงของแสง ในขณะเดียวกัน Adaptive Optics และเลนส์ Immersion ที่ปรับให้เหมาะสมจะขจัดความคลาดเคลื่อนทางแสงออกจากเนื้อเยื่อ ทำให้แสงสามารถโฟกัสได้อย่างเหมาะสม
การเปรียบเทียบภาพ
กล้องจุลทรรศน์ 2PE-STED ที่แก้ไขความคลาดเคลื่อน (ตรงกลาง) ค้นพบคุณสมบัติของเซลลูลาร์ที่หายไปโดยใช้ 2PE-STED ที่ไม่ได้รับการแก้ไขหรือการถ่ายภาพ 2PE มาตรฐานที่แก้ไขด้วยความคลาดเคลื่อน (มารยาท: CC BY 4.0/ Optica 10.1364/OPTICA.416841)
ขั้นแรก พวกเขาถ่ายภาพเซลล์ที่เพาะเลี้ยงไว้บนใบปะหน้า ระบบ 3D-2PE-STED มีความละเอียดด้านข้าง ( x – y ) และแนวแกนที่ 70 และ 151 นาโนเมตร ตามลำดับ ซึ่งสูงกว่ากล้องจุลทรรศน์ 2PE 4.2 และ 6.5 เท่า เมื่อนักวิจัยทดสอบตัวอย่างเนื้อเยื่อที่หนาขึ้น พลังการแก้ปัญหาของระบบ 3D-2PE-STED ได้เปิดเผยรายละเอียดโครงสร้างภายใน DNA ที่สูญหายไปในภาพ 2PE
ศักยภาพสูงสุดของกล้องจุลทรรศน์ถูกรับรู้ลึก
76 ไมโครเมตรภายในสมองของหนูที่มีชีวิต ทีมประสบความสำเร็จในการติดตามโครงสร้าง 3 มิติของกระดูกสันหลังแต่ละส่วนภายในสามวัน
“ตอนนี้ 3D-2PE-STED มีวิธีสังเกตการเปลี่ยนแปลง [กับกระดูกสันหลังส่วนเดนไดรต์] และไม่เพียงแต่ในชั้นผิวเผินของสมองเท่านั้น แต่ยังรวมถึงส่วนลึกภายในด้วย ซึ่งมีการเชื่อมต่อที่น่าสนใจมากขึ้น” ผู้เขียนคนแรกอธิบาย แมรี่ เกรซ เวลาสโก.
ที่สำคัญ นักวิจัยไม่เห็นการเปลี่ยนแปลงที่ผิดปกติใดๆ ต่อเซลล์ประสาทหรือพฤติกรรมของเมาส์อันเป็นผลมาจากสภาพการถ่ายภาพ พวกเขาเชื่อว่าเทคนิคกล้องจุลทรรศน์ของพวกเขาสามารถช่วยเปิดเผยความสัมพันธ์เชิงโครงสร้างและเซลล์จำนวนมากที่พบในเนื้อเยื่อต่างๆ
ระบบที่เรียบง่ายหลอกลวง
ที่ระดับการบรรจุประมาณหนึ่งอิเล็กตรอนต่อตำแหน่ง moiré การวัดการขนส่งอิเล็กตรอนส่วนใหญ่จนถึงปัจจุบันได้บ่งชี้ว่าพฤติกรรมของระบบค่อนข้างตรงไปตรงมาเช่นเดียวกัน: มันทำหน้าที่เหมือนโลหะธรรมดาหรือของเหลว Fermi (ที่มีความต้านทานไฟฟ้าที่ยังคงมีจำกัดแม้ในขีดจำกัด ของอุณหภูมิเป็นศูนย์) อย่างไรก็ตาม ภาพที่เรียบง่ายเพียงผิวเผินนี้กลับกลายเป็นการปกปิดรายละเอียดมากมาย เนื่องจากนี่คือการเติมเต็มที่ทีม Weitzmann/MIT และ UCSB สังเกตเห็นการทำงานของเอฟเฟกต์ Pomeranchuk
นักวิจัยซึ่งรายงานงานของพวกเขาใน เอกสาร Nature แบบ back -to- back จำนวน 2 ฉบับ ได้ค้นพบโดยสัญชาตญาณว่า เฟสของเหลว (Fermi) จะเปลี่ยนสถานะเป็นสถานะโลหะที่มีความสัมพันธ์ที่แปลกใหม่สูงเหมือนของแข็ง เมื่อให้ความร้อนใกล้กับการเติมที่เหมือนโลหะของ หนึ่งอิเล็กตรอนต่อไซต์มัวเรใน MATBG ในระยะของเหลว ตำแหน่งเชิงพื้นที่ของอิเล็กตรอนจะไม่เป็นระเบียบ แต่โมเมนต์แม่เหล็ก (ลูกศร) ของพวกมันอยู่ในแนวเดียวกันอย่างสมบูรณ์ ในเฟสที่เหมือนของแข็ง อิเล็กตรอนจะถูกจัดเรียงในอวกาศ แต่โมเมนต์แม่เหล็กของพวกมันจะผันผวนอย่างอิสระ
“เอนโทรปีขนาดใหญ่ที่เราเห็นในเฟสโลหะที่มีความสัมพันธ์นั้นคล้ายคลึงกับที่พบในฮีเลียมที่เป็นของแข็ง -3 แต่แทนที่จะเป็นอะตอมและสปินนิวเคลียร์ ใน MATBG เรามีอิเล็กตรอนและสปินอิเล็กทรอนิกส์ (หรือช่วงเวลาแม่เหล็กในหุบเขา)” นักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีErez อธิบาย เบิร์กของสถาบัน Weizmann ที่ร่วมมือกับทั้งสองทีม “ความจริงที่ว่าผลกระทบหายไปเมื่อใช้สนามแม่เหล็กแรงสูงกับวัสดุยืนยันว่าผลกระทบมาจากความผันผวนของโมเมนต์แม่เหล็กของอิเล็กตรอน”
Credit : cateringiperque.com cdmasternow.com cheaplinksoflondonshop.com conviviosfraternos.com
