Theo tin tức được đăng tải trên Tạp chí Nature Methods hôm 24/2, nhóm nghiên cứu do Cheng Heping, Giám đốc Trung tâm Hình ảnh Y sinh Quốc gia Trung Quốc tại Đại học Bắc Kinh dẫn đầu đã phát triển thành công một kính hiển vi đa photon có năng chụp hình ảnh não sâu của loài chuột.

Theo mô tả của báo cáo nghiên cứu, với trọng lượng chỉ 2,17g, mẫu kính hiển vi này đã giúp nhóm nghiên cứu thu được những hình ảnh ổn định của vở não và tế bào thành kinh hồi hải mã của những con chuột di chuyển tự do.

Kết quả này được nhóm nghiên cứu nhận định sẽ mở ra phương pháp mới giúp giới khoa học khám phá những bí ẩn của bộ não con người trong tương lai.

Được biết, việc chế tạo kính hiển vi của nhóm nghiên cứu được bắt đầu từ nhiều năm trước đây. Mô hình đầu tiên được tạo ra là một kính hiển vi hai photon thu nhỏ có trọng lượng 2,2g vào năm 2017. Thiết bị này cho phép họ thu được những hình ảnh động về các hoạt động của tế bào thành kinh (neuron) và khớp thần kinh (synapse) trong vỏ não của chuột khi di chuyển tự do.

Sau 4 năm tiếp tục tìm tòi, nghiên cứu, nhóm các nhà khoa học đã thành công nâng cấp kính hiển vi hai photon để mở rộng trường hình ảnh lên 7,8 lần. Kính hiển vi này cũng đã có thể chụp được hình ảnh ba chiều về các tín hiệu chức năng của tế bào thần kinh vỏ não và cho phép ghi lại những hình ảnh với độ sâu lớn hơn nhiều so với các kính hiển vi đa photon thu nhỏ trước đây.  

Sản phẩm kính hiển vi hiện nay đã có thể thâm nhập vào toàn bộ vở não và thể chai (một bó thần kinh dày bên dưới vỏ đại não) của những con chuột đang di chuyển tự do. Đồng thời, thiết bị cũng có khả năng ghi lại hình ảnh hoạt động của canxi ở cùng hồi hải mã ở độ sâu tới 1,2 mm. Đây là một thách thức lớn đối với các nhà thần kinh học trên toàn cầu.

Hoạt tính canxi là một chỉ số phản ánh hoạt động của tế bào thần kinh và có thể được theo dõi khi kết hợp với các phân tử huỳnh quang. Tuy nhiên, sự tán xạ ánh sáng trong mô não, đặc biệt là thể chai dưới vỏ não, ngăn huỳnh quang thâm nhập sâu, làm hạn chế độ sâu của hình ảnh.

Hồi hải mã nằm bên dưới vỏ não và thể chai. Các kính hiển vi đa photon thu nhỏ trước đây trên thế giới đã không thể chụp ảnh chúng mà không xâm lấn, theo Zhao Chunzhu, thành viên nhóm nghiên cứu tại Đại học Bắc Kinh.

Kính hiển vi ba photon do nhóm của Cheng phát triển đã chụp thành công hình ảnh trong não sâu của chuột nhờ cấu hình quang học sáng tạo, giúp tối đa hóa hiệu quả thu thập của huỳnh quang tán xạ.

Theo nghiên cứu, kính hiển vi có thêm ưu điểm là độc tính quang học thấp, không gây ra hiện tượng tẩy màu huỳnh quang hoặc lão hóa sớm khi quan sát các hoạt động của tế bào thần kinh trong thời gian dài.

Khánh An