ИСТИНА

Исследование фундаментальных ограничений многофотонной микроскопии при визуализации сильно рассеивающей и поглощающей среды, а также исследование и практическая реализация возможностей преодоления этих ограничений. Экспериментальное изучение основных параметров рассеяния и поглощения тканей мозга мыши в ближнем и среднем ИК диапазоне. Теоретическое моделирование распределения поля сфокусированного лазерного пучка, прошедшего через слой рассеивающей среды. Экспериментальный подбор оптимальной длины волны, мощности накачки и нелинейно-оптического метода визуализации для многофункционального зондирования глубоких слоев мозга живых бодрствующих животных.

Полученные важнейшие результаты. Среди важнейших результатов, полученных в 2014 году, по данному проекту можно выделить следующее. В рамках теоретического моделирования был реализован алгоритм расчета функций отклика для модели сильно рассеивающей ткани головного мозга с учетом поляризации и фазы излучения накачки на длинах волн 473 нм и 950 нм (используются в конфокальной флуоресцентной микроскопии и двухфотонной флуоресцентной микроскопии, соответственно). Были исследованы свойства нейрональной ткани в спектральной области ближнего и среднего ИК диапазона (800 – 5500 нм), что необходимо для определения оптимальных длин волн накачки для реализации методики трехфотонной микроскопии сильно рассеивающих тканей. Для этого была реализована уникальная лазерная система, позволяющая получать перестраиваемое фемтосекундное излучение в среднем ИК диапазоне. Полученные глубины визуализации мозга живых мышей соответствуют возможностям мощных Ti:Sapphire фемтосекундных генераторов в ближнем ИУ диапазоне. Возможности глубокой визуализации слоев мозга трансгенных животных были продемонстрированы на мышах линии Zif-EGFP и получена глубина визуализации до 600 мкм, а в случае трансгенных мышей линии Thy1-EGFP эта величина достигала 800 мкм. В случае молодых мышат линии Zif-EGFP глубины визуализации достигали 1300 мкм, что более чем в два раза превышает глубину визуализации у мышей во взрослом состоянии. На втором этапе была измерена глубина оптической визуализации в нейрональной ткани цельного препарированного мозга мыши и в живых животных при помощи возбуждения люминесценции излучением, находящимся в части спектра среднего ИК диапазона. Была проведена многофотонная микроскопии мозга лабораторных животных, для чего была создана лазерная система, включающая в себя микроскоп, с опцией оптической накачки сверхкороткими лазерными импульсами ближнего и среднего ИК диапазонов.