Een team van neurowetenschappers heeft een reeks verbluffende, gedetailleerde afbeeldingen van fruitvlieghersenen gemaakt.
De afbeeldingen zijn niet echt foto's, maar ze zijn gemaakt door zichtbaar licht vast te leggen. Om ze te creëren, combineerden de onderzoekers twee technieken - een die ervoor zorgde dat het hersenweefsel veel groter werd dan de gebruikelijke grootte, en een andere waarmee de onderzoekers nauwkeurige foto's van dat weefsel konden maken zonder het te beschadigen.
Het resultaat was een kleurrijke en volledig doorzoekbare kaart van een fruitvliegbrein, die volgens een verklaring van MIT (waar een van de onderzoekers werkt) niet groter is dan een maanzaad.
Het uitzetten van delicate weefsels is een lastige zaak, maar kan nuttig zijn voor neurowetenschappelijk onderzoek; in veel gevallen zijn neuronen en hun verbindingen te klein om gemakkelijk in beeld te brengen en in kaart te brengen. De techniek, 'uitbreidingsmicroscopie' genoemd, kwam voor het eerst naar voren in 2015, beschreven in een paper van Ed Boyden (een van de makers van de fruitvliegbeelden en een neurowetenschapper bij MIT) en twee andere onderzoekers.
Om de techniek te laten werken, vonden ze een polymeer dat cellen zou binnendringen zonder ze te vernietigen. Vervolgens hebben ze een muisbrein in het spul gedrenkt. Zodra de polymeren het weefsel binnendrongen, goten de onderzoekers een bad over het weefsel waardoor de polymeren uitzetten, waardoor de cellen zelf fysiek werden uitgezet voor eenvoudiger onderzoek.
Die techniek alleen zou echter niet voldoende zijn geweest om deze prachtige hersenbeelden te creëren. Om het uitgebreide brein voldoende gedetailleerd te scannen, gebruikten de onderzoekers een techniek die eerder was ontwikkeld door een andere co-auteur - Eric Betzig, een bioloog aan UC Berkeley - voor het snel 3D-scannen van weefsels met alleen licht en microscopen.
Die techniek, "roosterlicht-blad-microscopie" genoemd, houdt in dat er een lichtlijn door de onderkant van het weefsel schijnt. Het licht slechts één plat vlak van het weefsel op, alsof een enkele plak in een brood begint te gloeien, helder genoeg om door de voorkant van het brood te worden gezien. Een microscoopcamera die onder een hoek van 90 graden ten opzichte van de lichtstraal is gemonteerd, kan dat verlichte vlak vervolgens herkennen en vastleggen hoe het eruit ziet. Doe dat keer op keer (van de voorste plak naar de achterkant) en je blijft achter met een driedimensionaal beeld van het weefsel.
Dit is een groot probleem, zeiden de onderzoekers, omdat zowel expansiemicroscopie als roosterlichtmicroscopie relatief snelle en eenvoudige methoden zijn die neurowetenschappers in hun laboratoria kunnen gebruiken. En nu, gecombineerd, kunnen ze onderzoekers in staat stellen om grote delen van de hersenen snel en ongelooflijk gedetailleerd af te beelden.
Neurowetenschap houdt zich in toenemende mate bezig met het begrijpen van grote delen van de hersenen zonder een microscoopniveau-weergave van wat er aan de hand is los te laten. Sommige onderzoekers denken dat het in kaart brengen van de hersenen de geheimen ervan zou kunnen ontrafelen. Nu hebben ze een nieuwe manier om dat te doen.
