Des chercheurs de Cornell ont dévoilé une technologie d'imagerie avancée capable d'une visualisation sans précédent sur un champ profond et large de l'activité cérébrale à une résolution unicellulaire. Le microscope innovant, nommé DEEPscope, combine des techniques de microscopie à deux et trois photons pour capturer une activité neuronale à grande échelle et des détails structurels auparavant inaccessibles.
La microscopie multiphotonique traditionnelle, pierre angulaire de l'imagerie des tissus profonds, est confrontée à des limitations importantes en termes de profondeur d'imagerie et de champ de vision, en particulier dans les tissus biologiques à forte diffusion comme le cerveau. Pour éviter les dommages thermiques, la profondeur d’imagerie est généralement augmentée au détriment d’un champ de vision exponentiellement rétréci, ce qui rend difficile l’observation de réseaux neuronaux à grande échelle. DEEPscope répond à ces contraintes en intégrant une suite de nouvelles techniques, permettant aux chercheurs de visualiser de vastes régions cérébrales à des profondeurs sans précédent.
La clé de cette avancée réside dans le système d'excitation adaptative et le système de balayage polygonal multifocal de DEEPscope, qui permettent une génération efficace de fluorescence pour une imagerie à grand champ de vision. Ces innovations permettent d'obtenir une imagerie haute résolution sur un format de 3,23 x 3,23 mm.2 champ avec une vitesse d’imagerie suffisante pour capturer l’activité neuronale dans les couches corticales les plus profondes du cerveau de souris. La capacité d'effectuer simultanément des images à deux et trois photons améliore encore la polyvalence du système, permettant une exploration détaillée des régions peu profondes et profondes.
Dans leur étude, les chercheurs ont démontré la capacité de DEEPscope à imager des colonnes corticales entières et des structures sous-corticales avec une résolution unicellulaire. Ils ont enregistré avec succès les activités neuronales dans les régions profondes du cerveau de souris transgéniques, observant plus de 4 500 neurones dans les couches corticales superficielles et profondes. De plus, DEEPscope a permis l'imagerie du cerveau entier du poisson zèbre adulte, capturant les détails structurels à des profondeurs supérieures à 1 mm et sur un champ plus large que 3 mm ; une première dans le domaine des neurosciences.
DEEPscope représente une avancée significative dans la technologie d’imagerie cérébrale. Pour la première fois, nous pouvons visualiser des circuits neuronaux complexes chez des animaux vivants à une si grande échelle et en profondeur, fournissant ainsi des informations sur le fonctionnement cérébral et ouvrant potentiellement de nouvelles voies à la recherche neurologique.
Aaron Mok, auteur principal de l'étude
Les techniques démontrées peuvent être facilement intégrées aux microscopes multiphotoniques existants, ce qui les rend accessibles pour une utilisation généralisée en neurosciences et dans d'autres domaines nécessitant une imagerie des tissus profonds. En surmontant les limitations précédentes, DEEPscope établit une nouvelle norme pour l'imagerie profonde à grand champ, haute résolution des tissus vivants, promettant de faire progresser notre compréhension des réseaux complexes du cerveau et de leur rôle dans la santé et la maladie.
