La fibre optique semble prometteuse pour une utilisation dans les études des tissus profonds du cerveau des patients atteints de la maladie d’Alzheimer

 

Une fibre optique aussi fine qu’une mèche de cheveux semble prometteuse pour une utilisation dans des études peu invasives des tissus profonds du cerveau de patients montrant les effets de la maladie d’Alzheimer et d’autres troubles cérébraux. La recherche pourrait jeter les bases d’une imagerie cérébrale in vivo peu invasive dans des études en laboratoire et de la surveillance de l’activité neuronale au fil du temps chez les patients atteints de troubles neurologiques.

La fibre multimode ultrafine s’intégrerait facilement dans une aiguille d’acupuncture, et nous savons que ces aiguilles peuvent être insérées dans le corps de n’importe qui sans presque aucune douleur, ce qui pourrait permettre une imagerie des tissus profonds en temps réel.

Benjamin Lochocki, co-auteur, Vrije Universiteit Amsterdam

Le défi consiste à augmenter efficacement la résolution de l’image au niveau subcellulaire, car la perte d’informations est inévitable en raison du codage de la lumière. Dans apl photonique, publié par AIP Publishing, des chercheurs néerlandais relèvent ce défi avec des images compressives basées sur le chatoiement (SBCI) qui exploitent à leur avantage le codage de la lumière des fibres multimodes.

Les fibres optiques, une solution bien connue pour guider la lumière sur de longues distances, ont de plus en plus attiré l’attention en microendoscopie comme un meilleur moyen d’accéder aux tissus profonds, en raison de leurs dimensions minuscules. Ils éliminent également le besoin de marquage fluorescent, une étape compliquée et coûteuse.

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Le codage de la lumière est généralement traité en façonnant le front d’onde d’un faisceau incident pour réduire la dispersion et créer un faisceau focalisé à l’extrémité distale de la fibre. Cependant, cette technique présente des limites en termes de vitesse d’acquisition et de production d’images de tissus profonds de haute qualité.

Le SBCI modifie la position d’entrée du faisceau laser pour créer plusieurs motifs de chatoiement aléatoires non corrélés à la sortie de la fibre. Un algorithme informatique peut reconstruire une image de l’objet sur la base du motif et des informations collectées.

Cette « imagerie par compression » réduit le nombre de mesures de pixels nécessaires pour reconstruire une image de qualité similaire ou meilleure que l’image tramée standard utilisée dans les endoscopes et microscopes conventionnels. SBCI peut produire des images haute résolution jusqu’à 11 fois plus rapidement, pour un espace trois fois plus grand que l’approche traditionnelle de numérisation raster.

La technique a été utilisée pour imager la lipofuscine, un pigment fluorescent lié à l’âge qui s’accumule au fil du temps en tant que déchet métabolique dans le soma, la partie des neurones qui contient le noyau et est responsable de la production de neurotransmetteurs. L’accumulation anormale de lipofuscine pourrait être associée à la progression de la maladie d’Alzheimer, bien que ce processus soit peu connu.

L’accumulation de pigments a été visualisée dans un échantillon de tissu cérébral provenant d’un donneur patient atteint de la maladie d’Alzheimer obtenu par l’intermédiaire de la Netherlands Brain Bank.

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