Forschung & Entwicklung

Bessel-Strahlen ermöglichen 3-D-Mikroskopie

Eine spezielle Auffächerung von Laserstrahlen erlaubt es, 3-D-Strukturen wie das Gehirn mit hoher Bildfrequenz zu scannen.

Fluoreszenzmikroskopie ist ein gängiges Verfahren, um aktive Neurone im Gehirn sichtbar zu machen. Das Verfahren ist jedoch limitiert. Die damit erstellten Aufnahmen bilden nur eine flache Ebene ab. Wie aber erforscht man mit einem Fluoreszenzmikroskop jene Strukturen, die sich auch in die Tiefe des Gehirns erstrecken und deren Aktivität sich auf mehreren Ebenen gleichzeitig abspielt? Um solche Vorgänge sichtbar zu machen, entwickelten Wissenschaftler des neurowissenschaftlichen Forschungsinstituts Caesar in Bonn ein neues Prinzip.

Ihr Trick: die Anwendung von Bessel-Strahlen. Hierzu wird das Laserlicht so modifiziert, dass es sich nicht nur in einem Punkt fokussiert, sondern entlang eines sehr feinen Strahles. Diese Strahlen sind in der Lage, mehrere Schnittebenen gleichzeitig zu beleuchten.

Vier solcher Bessel-Strahlen setzten die Wissenschaftler ein, um Strukturen räumlich in sehr kurzer Abfolge aus leicht verschiedenen Winkeln zu erfassen. Spezielle Algorithmen, ähnlich jener Methoden, die zum Beispiel in der Computertomografie zur Anwendung kommen, rekonstruieren aus diesen Bildern dreidimensionale Strukturen. Das Prinzip verspricht einen neuen Blick auf die Dynamik räumlich ausgedehnter Systeme, wie Gruppen von Nervenzellen im Gehirn.

von mn

Originalveröffentlichung:

[A. Flores Valle, J. D. Seelig, Two-photon Bessel beam tomography for fast volume imaging, Opt. Express 27 (2019), DOI: 10.1364/OE.27.012147]

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