רואה לך בעיניים

בפקולטה להנדסה ביורפואית בטכניון פותחה טכנולוגיית דימות חדשנית לצילום תמונות חדות של רשתית העין ללא הפרעה לפעולתה. המערכת, המתחברת למיקרוסקופים קיימים, צפויה לחולל מהפכה בחקר הרשתית.

פרופ' שי שהם

פרופ’ שי שהם

פיתוח חדשני, המאפשר דימות איכותי ולא פולשני של רשתית העין בעכברים, צפוי לחולל מהפכה בחקר העין ובהבנת מנגנון הראייה, כך מדווח כתב העת Light: Science and Applications מקבוצת Nature. התוסף החדש, מורכב משתי עדשות דינמיות הניתנות לכיוונון אלקטרוני. עדשות אלה מרחיבות את פעולתו של המיקרוסקופ הדו-פוטוני (Two photon microscope) – מכשיר דימות מתקדם הקיים כיום במעבדות רבות מאוד – ומאפשרות לראשונה להשתמש בו להדמיה תלת ממדית של הרשתית ברזולוציה גבוהה, וזאת ללא צורך במערכות מורכבות ויקרות. הפיתוח התבצע במעבדה להנדסת ממשקים עצביים בפקולטה להנדסה ביורפואית בטכניון, על ידי הדוקטורנטית עדי שכטר בר-נועם וראש המעבדה פרופ’ שי שהם ובהשתתפות עמיתת המחקר ד”ר נאירוז פרח.

מיקרוסקופים דו-פוטוניים מספקים הדמיה פלואורוסנטית ברזולוציה תת-תאית, ובכך תורמים להבנת מבנים תאיים ובין-תאיים ברקמות ביולוגיות. יתרונם המרכזי הוא ביכולת לחדור לעומק רב יחסית של רקמה, באופן המאפשר ליצור הדמיה תלת ממדית המורכבת מסדרה של הדמיות דו ממדיות (“חתכים”) ולכן בשני העשורים האחרונים הפכו לכלי המרכזי במחקרים המתמקדים במבנה ופעולת המח ומערכת העצבים. עם זאת, עד כה לא התאפשר שימוש בהם להדמיה של הרשתית בעין החיה בשל מגבלה אופטית הנוצרת כתוצאה משילוב של עדשות המיקרוסקופ יחד עם איברי המיקוד של העין.

כעת, הודות לפיתוח האמור, אפשר יהיה למפות אזורים שלמים ברשתית – כלי דם, תאי עצב ועוד – ברזולוציה גבוהה ובצורה לא פולשנית. מאחר שהמיקרוסקופים האמורים משתמשים בפוטונים באורך גל בלתי נראה (אינפרה-אדום), הבדיקה המיקרוסקופית אינה משפיעה על התנהגות הרשתית הנחקרת ומאפשרת לה לראות כמעט כרגיל במהלך הדימות. החוקרים השתמשו בכך כדי למדוד לראשונה תגובות עצביות טבעיות להבזקי אור.

הדוקטורנטית עדי שכטר בר-נועם

הדוקטורנטית עדי שכטר בר-נועם

“חשוב להדגיש שהמוטיבציה שלנו בפיתוח הטכנולוגיה החדשה היתה מחקרית – שיפור של האמצעים הטכנולוגיים העומדים לרשותנו כמדענים,” אומרת שכטר בר-נועם, שפיתחה את המערכת. “יתכן שבהמשך המערכת החדשה תסייע בפיתוח טכנולוגיות מסייעות לראייה (translational vision applications), אבל המחקר הזה היה מוגבל לחקר הרשתית ותאי העצב שבה. כאמור, מדובר בהדמיה מיקרוסקופית מתקדמת ברשתית של היצור החי (in vivo), שאינה פוגעת בו, והוכחנו שגם שימוש ממושך בה אינו גורם שום נזק לרשתית הנבדקת.”

פרופ’ שהם מוסיף: “ההקשר הרחב שבו אנחנו פועלים הוא האופטוגנטיקה – תחום מדעי שהתפתח מאוד בעשור האחרון ומאפשר לנו לחקור תאי עצב לאורך זמן באמצעות חלבונים פלורוסנטיים, או להפעיל את התאים האלה באמצעות אור. המערכת החדשה מאפשרת לנו להשתמש במיקרוסקופ הדו-פוטוני בשני האפיקים האלה: הדמיה של תאי העצב – או הפעלתם באמצעות אור. חשוב לציין שלאחר תהליך ממושך ומורכב של תכנון המערכת הראינו את האפקטיביות שלה בדימות של תאי עצב וכלי דם.”

עבודת המחקר נתמכה על ידי קרנות האיחוד האירופי, הקרן הלאומית למדע ותרומה מקרן יוכבד וא.ז. כהן של חברת כצט.

למאמר המלא

דימות תלת מימדי של כלי דם באיזור העצב האופטי ברשתית. זהו שחזור תלת מימדי של מספר "חתכים" בעומק הרשתית. כלי הדם נצבעו על ידי צבע פלואורוסנטי (פלואורוסין). אורך הקו הלבן הוא 100 מיקרון.

דימות תלת מימדי של כלי דם באיזור העצב האופטי ברשתית. זהו שחזור תלת מימדי של מספר “חתכים” בעומק הרשתית. כלי הדם נצבעו על ידי צבע פלואורוסנטי (פלואורוסין). אורך הקו הלבן הוא 100 מיקרון.