Foco em Imagens Neurobiológicas

Estamos acompanhando de perto a situação da COVID-19 (coronavirus), seguindo as orientações dos Centers for Disease Control and Prevention (Centros de Controle e Prevenção de Doenças) e das autoridades em saúde federais, estaduais e locais. Saiba mais sobre as medidas que estamos tomando.

 

A Nikon suporta uma variedade de aplicações de imagens neurobiológicas baseadas em microscopia.

O panorama da imagem neurobiológica está mudando rapidamente devido aos avanços técnicos em campos estabelecidos, como o clareamento de tecidos e imagens multifotônicas in vivo , mas também com o surgimento de novas tecnologias interessantes, como a optogenética e a microscopia de super-resolução. A Nikon está comprometida com o desenvolvimento, o refinamento e o suporte de tecnologias que permitem pesquisas neurobiológicas de ponta.

Imagens In Vivo de alta profundidade e Imagem Intravital

A imagem multifotônica fornece cortes óticos superiores em amostras grandes.

Microscopia multifotônica explora lasers infravermelhos pulsados ​​de femto segundos de alta potência para estimular a fluorescência em amostras desafiadoras. A densidade de potência necessária para a absorção de múltiplos fótons só é percebida no foco do laser, limitando a excitação a um pequeno volume focal e minimizando, assim, a fluorescência fora de foco. Combinado com a capacidade da luz infravermelha penetrar em meios de espalhamento intenso, a imagem multifotônica fornece tanto penetração de profundidade superior quanto seccionamento ótico, importante para a formação de imagens de tecidos grossos e de dispersão.

  • O sistema multifóton A1R MP+ fornece o desempenho de corte ótico profundo de um sistema multifotônico junto com a capacidade de imagem de alta velocidade de nosso novo scanner ressonante de alta definição (HD). A varredura ressonante permite imagens de taxa de vídeo (30 quadros por segundo e mais), importantes para capturar dinâmicas rápidas, como a sinalização de cálcio. Outros recursos avançados incluem varredura de feixe duplo para geração simultânea de imagens multicanais, alinhamento automático a laser, detecção do tipo NDD (non-descanned), compatibilidade com 1300 nm e muito mais.
  • Nossa série de objetivas de microscopia de imersão em água CFI75 oferece uma transmissão IR excepcional, alta NA, longas distâncias de trabalho e grandes campos de visão. A objetiva para MP de 25xW apresenta uma distância de trabalho NA = 1,10 e 2,0 mm líder na indústria. Nossa lente LWD 16xW pode ser usada para geração de imagens com ampliações de 5.6x, 32x e 64x junto com um módulo de ampliação dedicado para o nosso microscópio vertical FN1.

Imagens obtidas in vivo de um camundongo YFP-H anestesiado (com 4 semanas de idade) através do método do crânio aberto. Visualização de toda a camada V dos neurônios piramidais e dos neurônios hipocampais mais profundos. Imagem de grande profundidade obtida para imagens tridimensionais de dendritos do hipocampo até 1,4 mm no cérebro.

Capturado com detector GaAsP NDD episcópico para 1300 nm e objetiva CFI75 Apochromat 25XC W 1300 (NA 1.10, WD 2.0 mm)

Comprimento de onda de excitação: 1040 nm

Fotos cedidas por: Drs. Ryosuke Kawakami, Terumasa Hibi e Tomomi Nemoto, Instituto de Pesquisa de Ciência Eletrônica, Universidade de Hokkaido

① Pyramidal cells in layer V

② White matter

③ Alveus

④ Hippocampal pyramidal cells

⑤ Hippocampus 3D zoom image

Eletrofisiologia

Pesquisadores exigem uma plataforma de microscópio estável e acessível para realizar experimentos de eletrofisiologia sensíveis.

Eletrofisiologia é o estudo das propriedades elétricas de sistemas biológicos, como neurônios, usando micro eletrodos para ler e manipular sinais elétricos. A acessibilidade da amostra é uma das principais prioridades dos eletrofisiologistas, pois a colocação de eletrodos requer precisão no nível de micrométrico. O microscópio deve ser excepcionalmente estável e não interferir com outros aparelhos de medição. O microscópio vertical Nikon FN1 possui um perfil fino e acessível em forma de I para máxima acessibilidade de amostras e personalização do sistema, sendo perfeito para experimentos de patch-clamp. A nosso revólver deslizante para o FN1 facilita a retração e a troca de objetivas, evitando colisões com instrumentos sensíveis. Nossas objetivas para imersão em água CFI60 proporcionam excelentes ângulos de aproximação do micro manipulador, NA alto, longas distâncias de trabalho e pontas de cerâmica inertes.

Optogenética

Padrão de iluminação que permite aplicações poderosas baseadas em optogenética.

A optogenética é uma família de técnicas experimentais que fornece controle de processos biológicos com controle de luz, incluindo a estimulação de neurônios únicos que expressam as canais de rodopsinas exógenas. Além disso, repórteres óticos como o cálcio fluorescente e sensores de tensão podem ser usados ​​para ler a atividade em um projeto experimental totalmente ótico. No entanto, o controle da distribuição espaço-temporal da estimulação deve ser preciso e ser independente da iluminação de leitura. O padrão de estimulação optogenético é mais efetivamente obtido usando-se um Dispositivo digital com micro espelhos (DMD) , um conjunto de centenas de milhares de espelhos de microescala controláveis ​​independentemente. A Nikon oferece múltiplas soluções de DMD , bem como dispositivos de estimulação de varredura pontual para pesquisa em optogenética * .

Leia nossa nota de aplicação sobre optogenética para aprender a usar uma DMD para controlar a sinalização em embriões em desenvolvimento.

* Os produtos disponíveis podem variar dependendo da área do mundo.

Imagem de tecido clarificado

Objetivas projetadas para imagens de amostras clarificadas e corrigidas por índice de refração.

As técnicas de compensação de índice de refração e clareamento (RI), como CLARITY, mudaram fundamentalmente a maneira como abordamos a imagem do tecido. Anteriormente, os pesquisadores seccionavam mecanicamente os grandes tecidos e sequenciavam individualmente as fatias individuais. Infelizmente, essa abordagem demorada interrompe o contexto 3D da amostra, obscurecendo os relacionamentos críticos. A clarificação dos tecidos permite caracterizar rapidamente a estrutura tridimensional contínua de espécimes inteiros, proporcionando maior percepção do que a anterior. No entanto, a imagem ideal dos tecidos clarificados requer ótica especializada com baixa ampliação, alta abertura numérica e a capacidade de ajustar correções óticas na objetiva para diferentes índices de refração correspondentes a diferentes métodos de limpeza. A Nikon introduziu recentemente duas novas objetivas para microscopia de forma a atender a essas necessidades:

  • Nossa objetiva de imersão Glicerina Glyc 10xC CFI60 pode corrigir índices de refração entre 1,33 e 1,51, capaz de combinar com o RI dos reagentes de clarificação mais comuns, e apresenta NA = 0,5.
  • A objetiva de imersão glicerina CFI90 20xC Glyc da Nikon apresenta uma distância parfocal única de 90 mm, permitindo uma abertura numérica incrivelmente alta de 1,0 e um grande campo de visão, tudo isso mantendo uma distância de trabalho ultra longa de 8,2 mm. Essa combinação de recursos resulta em uma objetiva ideal para a aquisição de imagens de tecidos grandes em combinação com as ferramentas de digitalização / união de imagens grandes disponíveis no software NIS-Elements.

Imagens ultraestruturais com super-resolução

O sistema de super-resolução STORM ilumina detalhes neuronais inéditos com resolução em nanoescala e alta especificidade.

Diferentemente das microscopias padrão, limitadas pela difração, as técnicas de super-resolução fornecem resolução em nível de organelas. Detalhes celulares ultra-estruturais anteriormente observados apenas por microscopia eletrônica (EM) foram resolvidos por super-resolução, e com a alta especificidade molecular e capacidade de múltiplos sinais de imagens de fluorescência. A Microscopia de Reconstrução Ótica Estocástica (STORM) utiliza o conceito de localização de molécula única para identificar eventos de emissão fluorescente única com precisão nanométrica. Esta técnica foi utilizada para descobrir tanto a estrutura periódica do citoesqueleto do axônio (não observável pelo ME) quanto a arquitetura do arcabouço do segmento inicial do axônio. Vários grupos de pesquisa aplicaram STORM no sentido de quantificar a distribuição de proteína sináptica. A Nikon torna a técnica STORM acessível aos neurocientistas através do nosso sistema N-STORM 5.0 . Além disso, imagens de super-resolução rápida a até 15 quadros por segundo agora são possíveis com nosso sistema de iluminação estruturada N-SIM S.

Christophe Leterrier Ph.D., NeuroCyto, Marseille, France

Imagens de campo amplo

Ferramentas avançadas de aquisição e análise avançada de imagens

O software NIS-Elements fornece controle abrangente de aquisição, análise e visualização de seus dados. As aplicações de neurobiologia frequentemente exigem o trabalho com amostras grandes. O NIS-Elements facilita a execução de digitalizações / producão de imagens grandes, bem como adquirindo imagens ao longo do eixo z, simplificando a aquisição de grandes conjuntos de dados 3D (e 4D). Ferramentas poderosas de visualização fornecem imagens impressionantes para compartilhamento e apresentação de dados. Ferramentas de programação gráfica, como JOBs, simplificam fluxos de trabalho de aquisição e análise personalizados, incluindo fluxos de trabalho condicionais avançados (por exemplo, aquisições automatizadas que dependem dos resultados da análise). Etapas demoradas de análise, como a segmentação de imagens, podem ser simplesmente integradas em rotinas inteligentes e automatizadas de análise de imagens.