À medida que os cientistas procuram novos conhecimentos sobre o funcionamento do corpo e da mente, eles precisam ir mais além, mais do que nunca. A microscopia multifóton está se tornando uma técnica popular para isso. Este poderoso método de formação de imagem pode captar imagens 3D de forma não invasiva de eventos celulares dinâmicos profundos em tecido vivo.

No entanto, os pesquisadores ignoram um desafio óptico que ocorre durante a formação de imagem em profundidade multifóton: a aberração esférica.

Aqui, aprofundamos a aberração esférica na formação de imagem em profundidade multifóton e como superá-la.

O que é aberração esférica?

A aberração esférica é um erro óptico que ocorre quando os raios de luz atravessam uma lente esférica e confluem em pontos diferentes. Uma vez que os raios não se encontram em um ponto focal, o brilho da imagem e a resolução serão prejudicados. Em regiões profundas do cérebro, por exemplo, a aberração esférica dificulta o estudo de estruturas finas como espinhas dendríticas.

Felizmente, as inovações na tecnologia das objetivas de microscópio podem compensar este erro. Os cientistas podem usar colares de correção em objetivas para mudar a posição dos elementos da lente interna e corrigir a aberração esférica. No entanto, corrigir a aberração esférica com um colar de correção manual durante a formação de imagem em profundidade não é fácil.

Seguem-se dois problemas comuns:

• O ambiente de sala escura de sistemas multifóton dificulta a visualização e o ajuste da posição do colar
• Cada ajuste do colar altera ligeiramente o comprimento focal eficaz da objetiva

Com estes desafios, é pouco prático ajustar manualmente um colar para mais do que uma única posição durante a aquisição de volume de imagens de empilhamento em Z, o que pode limitar a sua capacidade para captar imagens claras e de alta resolução em cada profundidade.

Para superar esta dificuldade, recomendamos usar um sistema de lentes motorizadas como as nossas objetivas TruResolution. Seguem-se duas das principais vantagens:

1. Simplificar a operação do usuário.

A microscopia multifóton é uma técnica avançada de formação de imagem de fluorescência. Por isso, alguns cientistas poderão não se sentir confiantes em adquirir imagens sem a presença de um especialista em microscopia. As objetivas motorizadas podem simplificar significativamente a operação do usuário para experimentos em formação de imagem em profundidade multifóton automatizando a correção da aberração esférica. Veja como funciona:

Como você pode observar na imagem abaixo, o plano focal é alterado quando os colares convencionais são girados (figura A, à esquerda). Comparativamente, as objetivas motorizadas mudam automaticamente a posição Z de uma objetiva de acordo com o ângulo de rotação. Também otimiza o colar com base nas quantidades medidas objetivamente, como o contraste de imagem (figura B, à direita).

Com esta tecnologia inovadora, o software de controle simplifica a operação do usuário em várias condições externas.

Você pode ver a diferença nas duas imagens abaixo de 100 μm de micróglia em profundidade em um córtex visual de ratinho vivo. A imagem adquirida após a correção de colar automatizada (à direita) é mais clara e resolve melhor protrusões do tipo filópodes em comparação com a imagem captada antes da correção de colar automatizada (à esquerda).

Imagens cortesia de Mitchell Murdock do Massachusetts Institute of Technology (MIT).

2. Fornece imagens claras e nítidas em todas as profundidades.

Um colar de correção automatizado pode adaptar correções ópticas em perfis de profundidade e índice de refração, ajudando a captar imagens mais claras e características mais nítidas no interior de tecido biológico.

Por exemplo, os neurocientistas estão interessados na morfologia estrutural das características de submícron, como as cabeças e os pescoços de espinhas dendríticas, através de regiões profundas no cérebro. Com imagens mais claras e nítidas, podem caracterizar melhor estas espinhas dendríticas para estudar o aprendizado e a memória.

Segue-se o que ocorre na prática. Em um estudo recente, os pesquisadores realizaram uma observação in vivo do córtex sensorial em um camundongo anestesiado preparado com uma janela craniana de vidro.

Imagens cortesia de Hiromu Monai, Hajime Hirase e Atsushi Miyawaki na RIKEN BSI-Olympus.

A imagem captada com uma objetiva TruResolution (canto superior direito, B) apresenta uma resolução e um brilho superiores em comparação com uma imagem adquirida com o colar de correção fixo na superfície (parte central direita, C).

A qualidade de imagem melhorada da objetiva TruResolution facilita a observação dos detalhes da espinha dendrítica (canto inferior esquerdo, D) comparativamente à imagem captada com o colar de correção fixo (canto inferior direito, E).

Faça descobertas mais profundas

A formação de imagem multifóton em níveis profundos pode ajudar os pesquisadores a compreender melhor as doenças e os transtornos neurológicos, como Alzheimer, Parkinson e esclerose múltipla. As nossas objetivas motorizadas do microscópio de análise a laser multifóton FVMPE-RS podem proporcionar imagens claras, brilhantes e precisas de que você necessita para focar-se nos detalhes e encontrar a próxima descoberta inovadora.

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