Микроскоп, разработанный корейскими учеными, позволяет создавать трехмерные изображения нейронной сети с высоким разрешением без трепанации. Исследователи из Католического университета Кореи и Сеульского национального университета разработали новый тип голографического микроскопа. Устройство помогает визуализировать структуры мозга без операции.

Свет многократно рассеивается в сложных структурах, таких как живая ткань. Из-за этого фотоны несколько раз беспорядочно меняют свое направление при прохождении через ткань. В результате при классическом сканировании большая часть электромагнитных волн искажается, и изображение смазывается.

Для своей работы ученые количественно проанализировали, как взаимодействуют свет и материя. В частности, исследователи разработали метод предпочтительного выбора однократно рассеянных волн, используя тот факт, что они имеют схожие формы отражения даже при попадании света под разными углами.

Используя сложный алгоритм и числовую операцию, которая анализирует искажения и интерференцию между различными волнами света, исследователи разработали микроскоп, который фокусирует более чем в 80 раз больше световой энергии на нервных волокнах, чем раньше. При этом устройство использует зондирующий луч в видимом диапазоне длин волн и умеет выборочно обрабатывать и гасить побочные сигналы.

Изображения коры головного мозгу мыши, полученные с помощью конфокальной отражательной визуализации (верхний ряд) и обработанные с учетом коррекции помех изображения (второй и третий ряд). Изображение: Yonghyeon Jo et al., Science Advances

В серии экспериментов ученые сделали несколько снимков головного мозга мыши. Результаты испытания показали, что, несмотря на большое количество помех и рассеивание, устройство создает контрастные изображения с разрешением 412 нм.