Sviluppo di un ultramicroscopio per lo studio ex vivo della neuroanatomia fine in animali
piccoli
Una delle maggiori sfide che le neuroscienze sono chiamate ad affrontare è la
comprensione dei principi alla base dell'organizzazione spaziale dei neuroni nel sistema nervoso
centrale, e la loro connessione con la fisiologia e la patologia del tessuto neurale. In particolare, la
relazione tra la funzionalità neurale e la distribuzione spaziale dei neuroni durante lo sviluppo è
ancora perlopiù ignota [Gartz Hanson et al., 2008]. Questo è dovuto principalmente alla mancanza
di tecniche che permettano di ricostruire campioni macroscopici (come l'intero sistema nervoso
centrale) con risoluzione microscopica (sufficiente per risolvere le singole cellule e i processi
neuronali). Per superare questo limite un approccio promettente è rappresentato dalla microscopia a
foglio di luce (ultramicroscopia): in questa tecnica il campione è illuminato con un sottile foglio di
luce e l'emissione di fluorescenza è osservata da un asse perpendicolare al piano di illuminazione
[Keller and Dodt, 2011]. Le potenzialità dell'ultramicroscopia, integrata con una procedura di
schiarimento ottico basata sul matching dell'indice di rifrazione, sono state dimostrate ricostruendo
l'intero cervello di topi transgenici in cui alcuni gruppi di neuroni sono marcati con proteine
fluorescenti [Dodt et al., 2007]. La risoluzione e il contrasto dell'ultramicroscopia sono tuttavia
ancora limitati per permettere studi di neuroanatomia a livello cellulare. Lo scattering di luce
causato dal tessuto e l'aberrazione sferica introdotta dalla soluzione schiarente riducono infatti
pesantemente la qualità delle immagini ottenute con questa tecnica.
Lo scopo principale del progetto è lo sviluppo di un ultramicroscopio che vada oltre il
corrente stato dell'arte, in modo da ricostruire la distribuzione spaziale di neuroni in animali piccoli.
In particolare durante il progetto il candidato esplorerà alcune strategie per ridurre gli effetti dello
scattering causato dal tessuto e dell'aberrazione sferica. Una volta sviluppato l'apparato potrà essere
usato per studiare l'organizzazione spaziale dei neuroni in diverse fasi dello sviluppo. I dati
anatomici ex vivo ottenuti con l'ultramicroscopio potranno essere correlati a studi in vivo di
funzionalità neuronale, portati avanti in questo laboratorio con tecniche di microscopia a due fotoni.
