Le diagramme schématique et les performances de la technique de la fenêtre de compensation optique du crâne (SOCW). (a) Quatre étapes :immobilisation, éclaircissement optique du crâne, imagerie corticale, et récupération. (b) Un dispositif d'immobilisation de la tête sur mesure composé d'un porte-crâne et d'une plaque sur mesure est utilisé pour réduire les artefacts de mouvement pendant l'imagerie. (c) Structure anatomique du crâne de souris. (d) Schéma du SOCW. Une couche de pellicule plastique est placée sur le crâne nettoyé pour séparer l'objectif à immersion dans l'eau de l'agent de compensation optique (OCA). (e) Images de fluorescence représentatives des dendrites à travers le crâne, avant et après le nettoyage optique du crâne. Nous avons constaté que la qualité de l'image était considérablement améliorée et qu'elle était suffisante pour imager les épines dendritiques à travers le crâne dégagé. (f) La profondeur d'imagerie à travers le SOCW. Projections orthogonales (x-z) des dendrites, avant et après le nettoyage optique du crâne, démontrant que la profondeur s'améliore évidemment après le défrichement (le paramètre d'imagerie et le traitement des données étaient les mêmes). (g-h) La répétabilité de la technique SOCW. Imagerie répétée des dendrites (g) et des épines (h) des neurones Thy1-YFP obtenus sur un intervalle de 1 d. Barre d'échelle, 10 µm. Crédit :Fenêtre de compensation optique du crâne pour l'imagerie in vivo du cortex de souris à résolution synaptique. Yan Jie Zhao, Ting-Ting Yu, Chao Zhang, Zhao Li, Qing-Ming Luo, Tong Hui Xu et Dan Zhu. Lumière :science et applications tome 7, page 17153 (2018)doi:10.1038/lsa.2017.153
Les chercheurs ont démontré une approche non invasive pour créer une fenêtre optique dans le crâne de souris pour imager leur cerveau. Le professeur Dan Zhu et ses collègues de l'Université des sciences et technologies de Huazhong, Chine, ont testé l'utilisation d'agents de clarification optique (OCA) qu'ils ont appliqués sur les crânes nus (poils et peau enlevés) de souris vivantes. Après traitement par OCA, le crâne devient transparent en quelques minutes, formant ainsi une fenêtre visible dans le cortex. Combiné à la microscopie à deux photons, cette technique permet l'imagerie des structures fines des neurones, glie et la microvascularisation dans le cerveau de souris. Compte tenu de sa facilité d'utilisation, sécurité, répétabilité et d'excellentes performances, cette méthode est prometteuse dans la recherche en neurosciences. La recherche a été publiée dans la revue Lumière :science et applications .
L'observation et la manipulation des cellules du cortex sont essentielles aux études de la structure et du fonctionnement du cerveau. Cependant, la forte diffusion provoquée par le crâne sur le cortex limite la profondeur de pénétration de la lumière dans les tissus, et entrave ainsi l'observation des structures neuronales et de la microvascularisation marquées par fluorescence. Pour surmonter cet obstacle, chercheur a développé diverses méthodes de fenêtre crânienne, y compris la fenêtre en verre à crâne ouvert, la fenêtre crânienne amincie, et variantes. Mais ces méthodes présentent des limites. La technique de compensation optique tissulaire peut réduire la dispersion des tissus, qui est devenu un outil important pour les applications de l'imagerie optique dans la recherche biomédicale. Cependant, la méthode de compensation optique actuelle est largement utilisée dans les études ex vivo de tissus et d'organes, et il existe peu d'études sur la transparence des tissus vivants.
Le Pr Dan Zhu a d'abord proposé l'étude de la technique de compensation optique in vivo. Au stade précoce, elle se concentrait sur la recherche de différents types de tissus cutanés. le professeur Tonghui Xu, Le collègue du professeur Dan Zhu, a été engagé dans la recherche de la neuroimagerie corticale chez la souris, et pour l'imagerie corticale in vivo, le crâne trouble devient un grand goulot d'étranglement. Après avoir communiqué avec le professeur Tonghui Xu, Le professeur Dan Zhu a commencé à rechercher la compensation optique des tissus du crâne. Après six ans de travail acharné, ils ont développé un système efficace, fenêtre de compensation optique du crâne sûre et commutable. Par cette fenêtre, le contraste de l'image et la profondeur d'imagerie sont considérablement améliorés, et les structures corticales peuvent être imagées à une résolution synaptique. Cette technique est très prometteuse pour les études de la structure et du fonctionnement du cerveau dans des états physiologiques ou pathologiques.