محققان نوع جدیدی میکروسکوپ ساخته‌اند که با آن می‌توان درون جمجمه را دید.

گروهی از محققان به سرپرستی استاد چوی وونشیک در مرکز طیف‌سنجی مولکولی و دینامیک سئول این ابزار را ساخته‌‌اند و توانسته‌اند از بیرون جمجمه موش، نقشه‌ای میکروسکوپی از شبکه‌های عصبی مغز این حیوان تهیه کنند.

چنین کاری بدون آسیب زدن به گوشت و استخوان دشوار است، چون جمجمه ضخیم و ناهموار است و نور تابشی روی آن به آسانی دچار پراکنش می‌شود. هر چه عمق مشاهده موردنظر محقق بیشتر باشد، این کار هم دشوارتر می‌شود. این کار حتی اگر ‌انجام‌پذیر هم باشد، دارای چالش‌هایی است. وقتی نور از درون بافت زنده عبور می‌کند، دو نوع فوتون (ذره بنیادی و بدون جرم سازنده نور) تولید می‌شود که عبارتند از فوتون پرتابه‌ای و فوتون چندپراکنشی.

فوتون‌های پرتابه‌ای می‌توانند مستقیم و بدون انحراف از درون جسم مورد نظر بگذرند اما فوتون‌های پراکنشی به صورت نویز در تصویر نمایان می‌شوند. مسافتی که نور باید بپیماید هر چه بیشتر باشد، میزان «نویز» بیشتر می‌شود، زیرا شمار فوتون‌های پراکنشی از پرتابه‌ای بیشتر می‌شود. در ضمن ابیراهی(aberration) نوری فوتون‌های پرتابه‌ای می‌تواند تباین تصویر را کاهش دهد و وقتی عکس را ظاهر می‌کنند، حالت تار داشته باشد. یعنی در تحقیقات علوم اعصاب برای عکس‌برداری نوری از مغز موش، باید جمجمه را برداشت یا تراشید.

اما شاید این میکروسکوپ جدید، چاره کار باشد. این میکروسکوپ موسوم به ماتریس بازتاب، هم از سخت‌افزار مخصوص خود و هم از الگوریتم‌های نوری تطبیقی محاسباتی برای اصلاح ایرادهای عکس استفاده می‌کند.

میکروسکوپ‌های عادی هنگام عکس‌برداری فقط جاهایی را واضح نشان می‌دهند که نقاط روشنایی وجود دارد و باقی قسمت‌ها را تار می‌کنند. اما این میکروسکوپ ماتریس، بازتاب برعکس تصویر همه فوتون‌های پراکنده را هر یک سر جای خود ثبت می‌کند. سپس الگوریتم مذکور، فوتون‌های پراکنده را اصلاح می‌کند و با استخراج نورهای پرتابه‌ای منتخب، ابیراهی‌های نوری شدید را هم اصلاح می‌کند. این محققان ادعا می‌کنند که تعداد ابیراهی‌هایی که بدین ترتیب می‌توانند اصلاح کنند ۱۰ برابر سامانه‌های متعارف است.

استاد چوی گفت: «میکروسکوپ ماتریس بازتاب از نسل جدید فناوری برخوردار است و قدرتی ورای میکروسکوپ‌های نوری معمولی دارد. بدین ترتیب می‌توانیم با استفاده از بستر پراکنش از نحوه پراکنش نور اطلاعات بیشتری به دست آوریم و دامنه کاربردهای میکروسکوپ نوری را گسترش دهیم.»

یکی دیگر از مزیت‌های این میکروسکوپ این است که می‌توان از آن در کنار میکروسکوپ‌های دوفوتونی معمول (مورد استفاده در علوم زیستی) استفاده کرد و ابیراهی‌های موجود در تصاویر را از بین برد.

این گروه تحقیقاتی با عکسبرداری مهتابی از خار دندانه‌دار نورونی در پشت جمجمه موش این قابلیت را به نمایش گذاشتند. این کار در حالت عادی بدون برداشتن کامل بافت مغز امکان‌پذیر نبود. این محققان مدعی‌ هستند که با این اختراع خود، بررسی مغز و درونی‌ترین وضعیت‌های آن را ممکن کرده‌اند.

سرپرستان این پژوهش، استاد یون سئوکچان و لی هوجون، دانشجوی مقطع تحصیلات تکمیلی، در بیانیه‌ای اعلام کردند: «با اصلاح اعوجاج جبهه امواج می‌توانیم انرژی نوری را بر نقطه موردنظرمان درون بافت‌ زنده متمرکز کنیم. میکروسکوپی که ساخته‌ایم، بررسی ساختارهای ریز درونی را در اعماق بافت‌های زنده برایمان میسر می‌کند؛ کاری که از هیچ راه دیگری قادر به انجام آن نیستیم. این کمک بزرگی به تشخیص زودهنگام بیماری‌ها خواهد کرد و سرعت تحقیقات علوم اعصاب را افزایش خواهد داد.»

این پژوهش یا عنوان «تصویربرداری لیزری بدون ابیراهی از مغز سالم موش با میکروسکوپ ماتریس بازتابی» در نشریه ارتباطات طبیعی (نیچر کامیونیکیشنز) منتشر شده است.