ابتكر علماء نوعاً جديداً من الميكروسكوبات أو المجاهر يتيح رؤية ما وراء عظام الجمجمة، من دون الحاجة إلى أي إجراء جراحي.
فريق باحثين بقيادة البروفيسور تشوي ونشيك في "مركز التحليل الطيفي الجزيئي والديناميكيات" في سيول عاصمة كوريا الجنوبية، طوَّر تلك الأداة التي تمكنت من إنشاء خريطة ميكروسكوبية لشبكات عصبونية في دماغ فأر من خلال جمجمتها.
في الواقع، عادة يصعب إنجاز مثل هذا العمل من دون إلحاق ضرر باللحم والعظام. ولما كانت الجماجم صلبة وهيكلها العظمي غير متناسق، سرعان ما يتبعثر الضوء المسلَّط عليها. وكلما أراد العلماء أن يتفحَّصوا مناطق أكثر عمقاً داخل الجمجمة، ازداد الأمر صعوبة.
حتى حينما يكون ذلك ممكناً، فإنه يبقى عملية عسيرة. معلوم أنه عندما ينتقل الضوء عبر نسيج بيولوجي، ينشأ نوعان من الفوتونات (الجسيمات الأولية العديمة الكتلة التي تشكِّل الضوء)، وهما الفوتونات الباليستية ballistic photons والفوتونات المشتتة المتكاثرة multiply scattered photons.
وتستطيع الفوتونات الضوئية الباليستية أن تنتقل في خط مستقيم عبر جسم ما من دون أن تنحرف عن وجهتها، أما نظيرتها المشتتة فتظهر كتشويش بصريّ غير مرغوب فيه في الصورة (أو ما يُسمى ضوضاء الصورة). وكلما كان على الضوء أن ينفذ إلى مسافة أبعد، ازدادت نسبة الضوضاء سوءاً، ذلك أن الفوتونات المبعثرة تتخطَّى، في هذه الحالة، الفوتونات البالستية عدداً.
في وسع الانحراف الضوئي للفوتونات الباليستية أن يحدّ من التباين ويؤدي إلى طمس معالم الصورة عند إعادة تركيبها. في بحوث علم الأعصاب، أفضى ذلك إلى ضرورة اللجوء إلى استئصال عظام الجمجمة أو جعلها أقل سماكة عند معاينة دماغ فأر باستخدام تقنية التصوير الضوئي.
اقرأ المزيد
يحتوي هذا القسم على المقلات ذات صلة, الموضوعة في (Related Nodes field)
بيد أنّ المجهر الجديد ربما يوفِّر الحلّ. يستخدم "مجهر مصفوفة الانعكاس "reflection matrix microscope، كما سُمي، الجهاز الخاص به وخوارزمية بصريات تكيفية حاسوبية مناطة بها مهمة تصحيح الأخطاء في الصورة.
معلوم أن مجاهر التصوير الحاسوبي التقليدية تتجاهل عند استخدامها، كل كمية الضوء الخارجة عن السيطرة، فيما تصب جلّ تركيزها على جسيمات الضوء الموجودة في موقع الإضاءة. لكن خلافاً لذلك، يسجل "مجهر مصفوفة الانعكاس" جميع الفوتونات المتناثرة إينما كانت في مواضعها.
حينئذ، تصحِّح الخوارزمية الخاصة بالمجهر الفوتونات المشتَّتة، وتنتقي الضوء الباليستي، كذلك تعمل على تصويب الانحرافات الضوئية الشديدة. وبحسب ما يزعم العلماء، يزيد عدد الانحرافات التي يمكن لمجهرهم تصحيحها عشرة أضعاف عمَّا تستطيعه التلسكوبات العادية.
قال البروفيسور تشوي، "يعدّ مجهر مصفوفة الانعكاس الجيل المقبل من التكنولوجيا الذي يتجاوز أوجه القصور في المجاهر الضوئية التقليدية".
أضاف: "سيتيح لنا ذلك تعزيز فهمنا لانتشار الضوء عبر ما يسمى "وسائط مشتتة"، وتوسيع نطاق التطبيقات التي يمكن لمجهر ضوئي أن يستكشفها".
اللافت أن في المستطاع استخدام المجهر المبتكر إلى جانب المجاهر التقليدية الثنائية الفوتون التي تُستعمل في علوم الحياة، بغرض تصحيح الانحرافات في الصورة.
أثبت فريق البحاثة أن مجهرهم يتميّز بتلك الخاصية عبر أخذ لقطات فلورية لـ"شوكة تغصنيّة" خاصة بخلية عصبية (عصبون) تُعزى إليها إحدى مهارات الفأر، وهو أمر لن يكون ممكناً في العادة من دون استئصال أنسجة الدماغ بأكملها.
تعني هذه التقنية المبتكرة أنّه أصبح من الممكن الآن فحص الدماغ من دون أيّ مسّ بحالته الأصلية، كما يزعم العلماء.
في تصريح لهما، قال البروفيسور يون سيوكشان وطالب الدراسات العليا لي هوجون، اللذان أجريا الدراسة إنّه "من خلال تصحيح الانحراف عن مقدمة الموجة الضوئية، يمكننا تركيز الطاقة الضوئية على الموضع المطلوب داخل الأنسجة الحية".
"يسمح لنا مجهرنا بفحص التركيبات الداخلية الدقيقة العميقة داخل الأنسجة الحية التي لا يمكن البتّ بشأن حالتها بأية وسيلة أخرى. سيوفِّر لنا ذلك مساعدة جمة في عملية التشخيص المبكر للأمراض ويسرِّع خطى بحوث علم الأعصاب".
نُشر البحث، المعنون "مسح مجهري لمصفوفة الانعكاس بالليزر لتصوير خال من الانحراف عبر جمجمة فأر سليمة"، في مجلة "نيتشر كومينيكيشن"Nature Communications.
© The Independent
