The new multiphoton microscopy of brain in vivo
Новый метод мультифотонной микроскопии мозга *in vivo*

In vivo multiphoton microscopy of deep brain tissue. Levene, M. J. et al. J. Neurophysiol. 10 V. 91. P.1908-1912 (2004) PubMed Перевод И.Г. Лильп (lilp@mail.ru)
\| Microscopic image of a layer V neuron - near 750 µm below the surface of cortex in a Thy1-YFP line H mouse. Image courtesy of M. Levene, Cornell University, USA.	A new Bioengineering Confocal/Multiphoton Microscopy Core Facility opened in July to support innovative research into cell and tissue morphology using the latest in confocal and multiphoton imaging technologies. Funded by a Major Research Instrumentation grant from the National Science Foundation (PI: IME member Susan Margulies, Associate Professor of Bioengineering), this new inverted Nikon/BioRad microscope system with a tunable near-infrared Coherent laser is available for time-lapse imaging of live or fixed cells, tissues, and thick preparations. The facility is located at 388 Towne Building (220 S. 33rd St.), convenient to the Schools of Medicine, Arts and Sciences, and Engineering. Consultation and training is provided, and is tailored to individual investigator needs and experience level. Contact Director Susan Margulies, Ph.D. (215-898-0882, margulies@seas.upenn.edu) or Co-Director James F. Sanzo, Ph.D. (jfs@seas.upenn.edu) for additional information. Идея о том, что микроскоп может быть использован для прижизненного изучения коры мозга у животных, выполняющих определенные поведенческие акты, кажется совершенно нереальной, но это действительно так. Однако с помощью даже самой мощной микрофотоновой техники можно увидеть лишь несколько микрометров под поверхностью мозга. Авторы разработали метод, позволяющий микроскопировать более глубокие структуры мозга, и этот метод не более инвазивен, чем введение в мозг электродов. Новый метод основан на градиентном индексе (индексе искривления) (gradient index – GRIN) линз. Применены иглообразные (needle-shaped) линзы, которые используют отрицательный градиент в показателе преломления стекла из центра линзы к ее краю. Этот градиент изменяется и фокусирует свет так, что изображение может передаваться в линзах на несколько сантиметров. GRIN линзы вставляются через отверстия в черепе и твердой мозговой оболочке и позволяют осуществлять флуоресцентную микроскопию ткани на несколько десятков микрометров от кончика линзы. Продвигая линзы вглубь ткани поэтапно, с паузами между каждым из этапов, авторы попытались минимизировать тканевые повреждения и сдавления. Для проверки эффективности данного метода авторы инъецировали флуоресцентные quantum dots или fluorescein–dextran в мышей, после чего провели микроангиографию капилляров и более крупных сосудов мозга на глубине 2 мм от поверхности мозга. Были также использованы трансгенные мыши, экспрессирующие желтый флуоресцентный белок в нейронах коры и гиппокампа, для наблюдения за нейронами, расположенными в 1,5 мм от поверхности мозга, с разрешением достаточно высоким, чтобы видеть отдельные нейриты (аксоны). Возможность увидеть микроскопические структуры относительно глубоко в живом мозге имеет огромное потенциальное значение как для фундаментальных, так и для клинических исследований. В данной работе повреждения, вызванные введением линз, были минимальными. Тем не менее, необходимо проведение достаточно большого объема работ для того, чтобы была уверенность в безопасности применения данного метода у человека. См. также: Helmchen, F. & Denk, W. New developments in multiphoton microscopy. Curr. Opin. Neurobiol. 12, 593–601 (2002) Article

Идея о том, что микроскоп может быть использован для прижизненного изучения коры мозга у животных, выполняющих определенные поведенческие акты, кажется совершенно нереальной, но это действительно так. Однако с помощью даже самой мощной микрофотоновой техники можно увидеть лишь несколько микрометров под поверхностью мозга. Авторы разработали метод, позволяющий микроскопировать более глубокие структуры мозга, и этот метод не более инвазивен, чем введение в мозг электродов.

Новый метод основан на градиентном индексе (индексе искривления) (gradient index – GRIN) линз. Применены иглообразные (needle-shaped) линзы, которые используют отрицательный градиент в показателе преломления стекла из центра линзы к ее краю. Этот градиент изменяется и фокусирует свет так, что изображение может передаваться в линзах на несколько сантиметров. GRIN линзы вставляются через отверстия в черепе и твердой мозговой оболочке и позволяют осуществлять флуоресцентную микроскопию ткани на несколько десятков микрометров от кончика линзы. Продвигая линзы вглубь ткани поэтапно, с паузами между каждым из этапов, авторы попытались минимизировать тканевые повреждения и сдавления.

Для проверки эффективности данного метода авторы инъецировали флуоресцентные quantum dots или fluorescein–dextran в мышей, после чего провели микроангиографию капилляров и более крупных сосудов мозга на глубине 2 мм от поверхности мозга. Были также использованы трансгенные мыши, экспрессирующие желтый флуоресцентный белок в нейронах коры и гиппокампа, для наблюдения за нейронами, расположенными в 1,5 мм от поверхности мозга, с разрешением достаточно высоким, чтобы видеть отдельные нейриты (аксоны).

Возможность увидеть микроскопические структуры относительно глубоко в живом мозге имеет огромное потенциальное значение как для фундаментальных, так и для клинических исследований. В данной работе повреждения, вызванные введением линз, были минимальными. Тем не менее, необходимо проведение достаточно большого объема работ для того, чтобы была уверенность в безопасности применения данного метода у человека.

См. также:

Helmchen, F. & Denk, W. New developments in multiphoton microscopy. Curr. Opin. Neurobiol. 12, 593–601 (2002) Article

In vivo multiphoton microscopy of deep brain tissue. Levene, M. J. et al. J. Neurophysiol. 10 V. 91. P.1908-1912 (2004) PubMed

In vivo multiphoton microscopy of deep brain tissue.
Levene, M. J. et al.
J. Neurophysiol. 10 V. 91. P.1908-1912 (2004) PubMed