أداة جديدة لتحسين تصوير الألياف العصبية في الدماغ

لفهم بنية الدماغ ووظائفه، يحتاج علماء الأعصاب إلى دراسة المسارات والوصلات المعقدة ثلاثية الأبعاد للألياف العصبية، ويشكل تقاطع الألياف العصبية المتعددة تحديًا خاصًا للتصوير العصبي.

حتى الآن، استُخدمت طريقتان منفصلتان - 3D-PLI وComSLI.

وقد طوّر باحثون من جامعتي يوليش ودلفت نظامًا يجمع بين الطريقتين بكفاءة عالية.

وقد عرضوا "مقياس الاستقطاب التشتتي" الخاص بهم في دراسة حديثة نُشرت في مجلة التقارير العلمية.

مزايا الجمع

يتيح التصوير الضوئي المستقطب ثلاثي الأبعاد (3D-PLI) تصوير مسار الألياف العصبية في مقاطع نسيجية دماغية كاملة بدقة في نطاق الميكرومتر باستخدام الضوء المرئي.

ومع ذلك، تترك هذه الطريقة بعض الشكوك في البكسلات التي تحتوي على ألياف عصبية متقاطعة.

يمكن حل هذه المشكلة بمساعدة التصوير الضوئي المبعثر الحاسوبي (ComSLI): تُضاء شرائح الدماغ نفسها (بطريقة آلية الآن) من زوايا مختلفة، ويُقاس الضوء المنقول (المبعثر) في ظل سقوط طبيعي.

يُنتج هذا أنماطًا لشدة الضوء تكشف عن بنية أنسجة المخ الكامنة، وبالتالي عن تقاطع الألياف العصبية.

سيوفر الجمع بين الطريقتين في جهاز واحد مزايا حاسمة: قياسات أسرع، ورسم خرائط لكل بكسل، والتحقق المتبادل من مسارات الألياف.

ولتحقيق هذه الغاية، قام الباحثون بتطوير "مقياس الاستقطاب التشتتي" على أساس ما يسمى بمقياس الاستقطاب مولر، وهو مجهر يتيح إجراء قياسات 3D-PLI و ComSLI في وقت واحد أثناء عمليات مسح الدماغ على نطاق واسع.

أظهرت الدراسات الأولية لشرائح أدمغة أنواع مختلفة باستخدام مقياس الاستقطاب التشتتي نتائج تُضاهي في جودتها القياسات الفردية لـ 3D-PLI وComSLI، ويمكن استخدامها لرسم خرائط متعددة الوسائط عالية الدقة لمسالك الألياف العصبية.

ويرى العلماء الآن فرصًا واعدة لإعادة بناء الشبكات العصبية للدماغ البشري بدقة ميكرومترية.

كما سيتم استخدام قدرات حاسوب يوليش الجديد ذو النطاق الإكساسكيل "جوبيتر" لهذا الغرض.