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L'optique permet des diagnostics avancés
CERVEAU
 

CERVEAU

Avancées en Optique et dans le Diagnostic du Cerveau

Le cerveau est l’organe le plus puissant du corps humain. Il est le centre de notre système nerveux et contrôle toutes nos fonctions corporelles volontaires et involontaires. Le cerveau contrôle toutes les autres fonctions organiques, génère l’activité musculaire et contrôle la sécrétion d’hormones. Qu’il s’agisse de simples réflexes ou de données sensorielles complexes, le cerveau et ses milliards de neurones sont toujours aux commandes. En raison des avancées réalisées en optique et dans les diagnostics médicaux, la manière dont chaque cellule neuronale et gliale interagit est à présent mieux comprise qu’auparavant, mais la manière dont des millions de réseaux neuronaux fonctionnent comme un système unifié pour des tâches complexes reste un mystère pour les chercheurs. Plus d’outils que jamais sont disponibles pour représenter des tranches de cerveau et utiliser des systèmes d’imagerie à couplage de fibre moins invasifs permettant de comprendre comment le cerveau fonctionne au niveau électrique, chimique et physique. Les composants clés de l’imagerie de tranches de cerveau et de systèmes d’imagerie à couplage de fibre, sont des objectifs de microscope apochromatique à correction infinie présentant des grossissements élevés et de grandes ouvertures numériques.

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Blood and Optics

Les maladies du Cerveau

Les maladies courantes du cerveau, détectées par des techniques de diagnostic avancées telles que la microscopie à fluorescence, sont répertoriées ci-dessous. Les avancées dans les objectifs microscopiques et d’autres composants optiques permettent à ces maladies d’être plus facilement détectées et traitées.

L'Apoplexie

Une condition médicale qui survient lors d’une interruption prolongée de l’irrigation sanguine du cerveau entraînant une faiblesse musculaire d’un côté du corps, une perte de contrôle du visage, un engourdissement et des problèmes d’élocution.

La maladie d'Alzheimer

Un type de démence progressive et incurable qui détruit la mémoire et d’autres fonctions mentales.

La maladie de Parkinson

Une maladie incurable du système nerveux central (SNC) qui affecte le mouvement et inclut des tremblements incontrôlables.

La maladie de Huntington

Une maladie héréditaire, incurable qui entraîne la décomposition des cellules nerveuses du cerveau au fil du temps, entraînant des mouvements corporels saccadés et éventuellement l’incapacité de parler.

La méningite

Une inflammation grave du cerveau et des membranes de la moelle épinière qui est généralement déclenchée par une infection et entraîne de la fièvre, des maux de tête et une raideur du cou.

L'épilepsie

Un état caractérisé par des crises récurrentes principalement dues à une activité électrique anormale et accrue dans le cerveau.

Commotion cérébrale

Le type le plus courant de lésion cérébrale traumatique qui se manifeste par un impact important résultant en une secousse du cerveau ou un déplacement à l’intérieur du crâne.

Tumeurs au cerveau

Des tumeurs cancéreuses ou non cancéreuses de cellules anormales dans le cerveau ayant différents niveaux et types de gravité, notamment l’astrocytome, le blastome, l’épendymome et le méningiome.

Techniques Diagnostiques

De nombreuses techniques diagnostiques sont utilisées pour examiner, diagnostiquer et traiter le cerveau, par exemple la microscopie laser, l’optogénétique ou la technique CLARITY.

GFP

La protéine fluorescente verte (GFP) est une protéine spécialisée constituée d’un groupe spécifique d’acides aminés qui émettent une lumière verte lorsqu’ils sont exposés à la lumière UV ou bleue. Extraite de la vie marine, la longueur d’onde d’excitation la plus courante s’étend de 395 nm à 475 nm, avec des pointes d’émission allant de 509 à 525 nm. La GFP est énormément utilisée dans les systèmes d’imagerie par fluorescence non invasifs pour détecter les croissances tumorales, l’apoptose et autre activités cellulaires.

Optogénétique

Technique biologique qui consiste à utiliser la lumière pour contrôler les cellules dans des tissus vivants, plus particulièrement les neurones dans la plupart des cas ayant été génétiquement modifiés par des photorécepteurs qui réagissent à différentes bandes de longueur d'onde.

CLARITY

Méthode de fabrication de tissus cérébraux transparents à l’aide d’hydrogels. Accompagnées des anticorps ou biomarqueurs, des images de structure nucléique du cerveau hautement détaillées peuvent être prises et étudiées.

GCaMP

Un témoin de calcium génétiquement codé utilisé dans l’imagerie cérébrale. GCaMP est semblable à la fusion d’une protéine fluorescente verte (GFP), de la calmoduline et d’une séquence peptidique dans la myosine.

Cartographie du cerveau

Technique de neuroscience conçue pour cartographier et répertorier les quantités ou propriétés spécifiques du cerveau dans une représentation spatiale. En d’autres termes, l’anatomie et la fonction du cerveau, de la colonne vertébrale au système nerveux central par des techniques d’imagerie.

Patch Clamp

Technique d’électrophysiologie permettant d’étudier les canaux ioniques simples et multiples dans les neurones, les cardiomyocytes, les fibres musculaires et d’autres cellules.

Microscopie Laser

Les techniques de microscopie telles que la microscopie de fluorescence, confocale, multi-photonique et super-résolution sont utilisées pour étudier des synapses, des neurones et des circuits neuronaux dans les tranches de cerveau.

Diagnostic Techniques

Exemple de Technique : Microscopie Confocale de Fluorescence

La microscopie de fluorescence est l’une des principales techniques utilisées pour étudier la dynamique fonctionnelle ou morphologique des structures synaptiques, notamment les épines dendritiques et les terminaux axonaux, et pour définir la connectivité et la dynamique des circuits. Un faisceau laser est généralement focalisé dans un orifice, agissant comme une source d'illumination source ponctuelle. La lumière ainsi filtrée spatialement est réfléchie par un filtre dichroïque, ce qui peut nécessiter ou non un expanseur de faisceau permettant de remplir toute l’ouverture de l’objectif. L’objectif focalise alors l’énergie d’excitation sur l’échantillon qui émet un signal de fluorescence plus faible collecté par le même objectif. Cette lumière d’émission est transmise au travers du filtre dichroïque dans la seconde lentille tube et traverse ensuite un dernier orifice avant d’être détectée par un capteur CCD ou CMOS. Idéalement, les deux orifices sont situés dans des plans d’image conjugués sur l’axe optique, ce qui permet aux images de se chevaucher parfaitement sur le plan objet. Comme les microscopes confocaux observent un très petit point dans le plan de l’objet, il est important d’échantillonner la lumière via un système de balayage ou un actuateur motorisé permettant de collecter plusieurs images. Ces images sont ensuite reconstruites en images 2D ou 3D.

Flow Cytometry
Figure 1: Arrangement de filtrage optique de base pour la microscopie à fluorescence

Microscopie de Fluorescence : Illumination In-Line avec Filtres d'Imagerie

En savoir plus sur la façon d’assembler un système de microscopie à fluorescence.

Calculateur de Longueur de Tube Conjugué à l’Infini

Déterminez la longueur maximale de tube dans un système de microscope conjugué infini pour couvrir une dimension de capteur d’image spécifique sans vignettage, en utilisant la distance focale de l’objectif, l'ouverture numérique de l’objectif, le diamètre de la pupille d’entrée et la distance focale de la lentille tube, et la taille du capteur.

Pleins Feux sur le Produit

Les objectifs multi-éléments sont essentiels pour toute technique de microscopie, notamment de nombreuses techniques de diagnostique du cerveau. La compréhension des différents types d’objectifs est importante pour veiller à ce que vous utilisiez l’objectif approprié à votre application.

Finite Conjugate Objectives

Objectifs Conjugés Finis

Ce sont des objectifs de microscope qui ne nécessitent pas une lentille secondaire focalise sur un échantillon. Ils sont généralement optimisés pour une utilisation dans le spectre visible et contiennent jusqu’à quatre éléments.

Figure 2 : Modèle de Microscope Conjugué à l’Infini

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Compréhension des Microscopes et Objectifs

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Infinity Corrected Objectives

Objectifs Corrigés à l'Infini

Il s'agit d'objectifs de microscope qui focalisent à ​​l'infini. Les Objectifs Corrigés à l'Infini offrent de longues distances de travail, avec la possibilité de placer des composants optiques tels que des lentilles optiques ou des filtres optiques dans le chemin optique. Les Objectifs Corrigés à l’Infini présentent des résolutions plus élevées que les Objectifs à Conjugaison Finie, mais sont plus lourds et plus chers.

Figure 3 (gauche) : Modèle de Microscope Conjugué à l’Infini (Corrigé à l’Infini)

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Comprendre les Microscopes et Objectifs

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Comprendre l'Objectif Corrigé à l'Infini, le Pouvoir de Résolution et le Grossissement

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Utilisation de Lentilles Tubulaires avec Objectifs Corrigés à l'Infini

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Reflective Objectives

Objectifs Réfléchissants

Les Objectifs Réfléchissants sont des objectifs de microscope qui utilisent deux miroirs pour former une image ou focaliser un laser dans des applications de microscopie requérant une correction chromatique sur de larges plages spectrales.

Figure 4 : Anatomie d’un Objectif de Réflexion

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Comprendre les Microscopes et Objectifs

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Présentation des Objectifs de Réflexion

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Les Applications Exigeantes Nécessitent des Objectifs de Réflexion

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Achromatic Objectives

Objectifs Achromatiques

AchroLes Objectifs Achromatiques sont des objectifs microscopiques qui corrigent l’aberration chromatique dans les longueurs d’onde rouges et bleues et l’aberration sphérique dans la longueur d’onde verte. Les Objectifs Achromatiques sont plus légers et moins chers que les Objectifs Apochromatiques mais leur correction n’est pas aussi importante pour l’aberration chromatique, l’aberration sphérique et la planéité du champ.

Figure 5 : Modèle d’Objectif Apochromatic (à gauche) contre Achromatique (à droite)

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Comprendre les Microscopes et Objectifs

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Apochromatic Objectives

Objectifs Apochromatiques

Les Objectifs Apochromatiques sont des objectifs microscopiques qui présentent une meilleure correction des couleurs que les Objectifs Achromatiques sur une large gamme de longueurs d’onde (VIS à Proche IR), ainsi qu’une meilleure correction sphérique et une meilleure planéité de champ. Cependant, ils sont plus lourds et plus chers que les Objectifs Achromatiques.

Figure 6 : Modèle d’Objectif Apochromatic (à gauche) contre Modèle d’Objectif Achromatique (à droite)

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Comprendre les Microscopes et Objectifs

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Mission d’Edmund Optics® pour le Diagnostic du Cerveau

  • Conception et fabrication d’optiques en vue d’améliorer la santé générale du cerveau
  • Facilite le développement du système optique pour diagnostiquer correctement les maladies du cerveau négligées et émergentes dans le monde, telles que l'apoplexie, la maladie d'Alzheimer, la maladie de Parkinson, la maladie de Huntington, le méningite, l'épilepsie, et des tumeurs au cerveau
  • Propose des appareils optiques faciles à utiliser à l’attention des médecins, des neurologues, des infirmièrs ou des techniciens pour diagnostiquer rapidement et précisément en pressant un bouton
  • Recherche et développe des composants optiques innovants dans le but de faire progresser les appareils d’analyse à l’attention des régions ou populations appauvries ne pouvant accéder aux soins de santé modernes
  • Des techniques de diagnostique optique non-invasifs avancées qui permettent de réduire le fardeau mondial que causent les maladies du cerveau sur la santé en général

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