Life Science Solutions

Discovery Blog

Comment améliorer l’imagerie profonde en microscopie multiphotonique

Auteur  -
Imagerie profonde du cortex visuel d’une souris vivante par microscopie multiphotonique

Alors que les scientifiques cherchent à en savoir plus sur le fonctionnement du cerveau et du corps, ils devront creuser plus profondément que jamais. La microscopie multiphotonique est en train de devenir une technique très prisée pour y parvenir. Cette méthode d’imagerie puissante permet de prendre de manière non invasive des images 3D d’événements cellulaires dynamiques, en profondeur dans les tissus vivants.

Mais les chercheurs tendent souvent à négliger une complication optique de l’imagerie profonde multiphotonique : l’aberration sphérique.

Nous abordons ici en détail l’aberration sphérique dans le domaine de l’imagerie profonde multiphotonique ainsi que les moyens d’y remédier.

Qu’est-ce que l’aberration sphérique?

Expliquée simplement, l’aberration sphérique est une erreur optique qui se produit lorsque des faisceaux lumineux passent à travers une lentille sphérique et convergent en différents points. Étant donné que les faisceaux ne parviennent pas à se rencontrer en un point focal, il y a une perte de luminosité et de résolution au niveau de l’image. Dans les régions profondes du cerveau, par exemple, l’aberration sphérique rend difficile l’étude des structures fines comme les épines dendritiques.

Heureusement, des innovations en matière de technologie des objectifs de microscope permettent de compenser cette erreur. Les scientifiques peuvent utiliser des bagues de correction sur les objectifs pour déplacer la position des lentilles internes et corriger l’aberration sphérique. Cependant, compenser l’aberration sphérique avec une bague de correction manuelle pendant l’imagerie profonde est tout sauf simple.

Voici deux problèmes courants :

  • L’environnement de chambre noire des systèmes multiphotoniques fait qu’il est difficile de voir et d’ajuster la position de la bague
  • Chaque ajustement de la bague modifie légèrement la longueur focale effective de l’objectif

En raison de ces difficultés, il n’est pas pratique d’ajuster manuellement une bague pour plus d’une seule position lors de l’acquisition volumique d’une pile d’images en Z, ce qui peut limiter votre capacité à prendre des images claires et en haute résolution à chaque profondeur.

Pour remédier à ce problème, nous recommandons l’utilisation d’un système de lentille motorisée comme dans nos objectifs TruResolution. Ce type de système offre deux avantages importants :

1. Simplifier l’utilisation.

La microscopie multiphotonique est une technique d’imagerie par fluorescence avancée, par conséquent certains scientifiques peuvent ne pas se sentir suffisamment confiants pour procéder à l’acquisition d’images sans l’aide d’un expert en microscopie. Les objectifs motorisés peuvent grandement simplifier l’utilisation du microscope pour les expériences d’imagerie profonde multiphotonique en automatisant la correction de l’aberration sphérique. Voici comment cela fonctionne :

Comme vous pouvez le voir sur l’image ci-dessous, le plan focal change lors de la rotation des bagues classiques (figure A, à gauche). En comparaison, les objectifs motorisés modifient automatiquement la position de l’objectif sur l’axe Z en fonction de l’angle de rotation. Ils optimisent également le réglage de la bague en fonction de quantités mesurées de manière objective, telles que le contraste de l’image (figure B, à droite).

Correction de l’aberration sphérique en imagerie profonde par microscopie multiphotonique

Grâce à cette technologie innovante, le contrôle par le logiciel simplifie l’utilisation dans une toute une série de conditions externes.

Vous pouvez observer la différence entre les deux images ci-dessous d’une microglie à 100 µm de profondeur dans le cortex visuel d’une souris vivante. L’image obtenue après correction automatique via la bague (à droite) est plus lumineuse et offre une meilleure résolution des protubérances fines de type filopodes par rapport à l’image obtenue avant l’ajustement via la bague (à gauche).

Imagerie profonde du cortex visuel d’une souris vivante par microscopie multiphotonique

Images reproduites avec l’aimable autorisation de Mitchell Murdock, du Massachusetts Institute of Technology (MIT).

2. Fournir des images lumineuses et nettes à toutes les profondeurs.

Une bague de correction automatique peut ajuster les corrections optiques en fonction de la profondeur et des profils d’indice de réfraction, vous permettant ainsi de prendre des images plus lumineuses et des éléments plus fins au plus profond des tissus biologiques.

Par exemple, les neuroscientifiques s’intéressent à la morphologie d’éléments submicroniques, tels que les têtes et les cous des épines dendritiques, dans des régions profondes du cerveau. Grâce à des images plus claires et plus nettes, ils peuvent mieux caractériser ces épines dendritiques pour étudier l’apprentissage et la mémoire.

Voici à quoi cela ressemble en pratique. Lors d’une étude récente, des chercheurs ont réalisé une observation in vivo du cortex sensoriel d’une souris anesthésiée, préparée avec une fenêtre crânienne en verre.

Imagerie profonde in vivo d’épines dendritiques

Images reproduites avec l’aimable autorisation de Hiromu Monai, Hajime Hirase et Atsushi Miyawaki à RIKEN BSI-Olympus.

L’image prise à l’aide d’un objectif TruResolution automatique (en haut à droite, B) présente une résolution et une luminosité accrues par rapport à l’image obtenue sans correction automatique (au milieu à droite, C).

L’amélioration de qualité d’image avec l’objectif TruResolution facilite l’observation des détails de l’épine dendritique (en bas à gauche, D) par rapport à l’image sans correction automatique (en bas à droite, E).

Explorez les profondeurs

L’imagerie multiphotonique à des niveaux profonds peut aider les chercheurs à mieux comprendre les maladies et les troubles neurologiques comme la maladie d’Alzheimer, la maladie de Parkinson et la sclérose en plaques. Nos objectifs motorisés pour le microscope à balayage laser multiphotonique FVMPE-RS peuvent fournir les images claires, lumineuses et précises dont vous avez besoin pour vous focaliser sur les détails et faire la prochaine découverte révolutionnaire.

Contenu connexe

Vidéo : TruResolution: Maximize Resolution in Deep Imaging

Webinaire : Multiphoton Microscopy for Deep Tissue Penetration

Article technique : TruResolution Objectives Maximize Resolution in Deep Imaging

Product Manager

Carlo Alonzo, Ph.D., is product manager for multiphoton microscopy and custom solutions in the Scientific Solutions Group at Olympus. He helps scientists identify and understand technologies that support their research goals. His interest in biomedical optics drew him to the academic community in Boston, where he spent several years immersed in research using multiphoton microscopy. He holds a doctorate in physics from the University of the Philippines and pursued postdoctoral training at the Technical University of Denmark and Massachusetts General Hospital of Harvard Medical School.

déc. 12 2019
Sorry, this page is not available in your country
InSight Blog Sign-up
You will be unable to submit the form unless you turn your javascript on.

By clicking subscribe you are agreeing to our privacy policy which can be found here.

Sorry, this page is not
available in your country.