Elsőként sikerült fiatal magyar kutatóknak olyan térbeli képet adó mikroszkópot készíteniük, amellyel akár több száz idegsejt működését is meg lehet térben figyelni az élő szervezetben.
Az MTA Kísérleti Orvostudományi Kutatóintézet Két-foton Képalkotó Központjának munkatársainak egy évtizedes munkájával sikerült ezt a nagy sebességű, háromdimenziós lézermikroszkópot kifejleszteni. Vizsgálataik során olyan festékanyaggal töltik fel az idegsejteket, amely lézersugár hatására fényreakciót vált ki. Ezt a reakciót mérve képesek térben megfigyelni az idegsejtekben zajló folyamatokat és láthatóvá tenni az idegrendszer hálózatainak működését. A magyarok mérése egymilliószor gyorsabb, mint a hasonló technológiát kifejlesztő többi mikroszkópgyártó óriásé. A Nature Methods című folyóiratban most közölt cikkükben legújabb fejlesztésüket ismertetik, melynek köszönhetően korábbi rekordjukhoz képest több nagyságrenddel növelték a mérés sebességét, így bővíteni tudták a mérhető térfogat nagyságát is. A fiatal neurológuscsapat a korábbi, 25 mikrométeres függőleges tengely menti pásztázási rekordja helyett, amelyet 2011-ben tett közzé, már több mint 3000 mikrométeres tartományban tud térben mérni. Egy élő állat fejében mintegy 650 mikrométeres mélységig látnak le, és a mérés gyorsaságát is szinte százszorosára növelték. Egy optikai megoldásnak köszönhetően egyszerre akár több száz idegsejt aktivitását is mérni tudják, sőt ezzel párhuzamosan az idegsejtek nyúlványaiban, az axonokban zajló, nagyon gyors információterjedési folyamatokat is képesek tanulmányozni, új lehetőséget adva az idegrendszer kutatóinak.
További előny az idegsejtek működésének in vivo, azaz élő szervezetekben történő megfigyelése. A magyar kutatóknak sikerült először háromdimenziós képalkotó rendszerrel élő állatok agyának a működésébe is betekinteni. Az „altatásban” lévő állatnak, akik az ébredéshez közeli fázisban vannak, különböző képeket mutatva figyelik meg az agy látókérgének működését. Az állatok agyában több mint 500 idegsejtet tudnak egyszerre tanulmányozni, ha ezzel végeztek, akkor egy másik képet mutatva a következő 500 idegsejtet kezdik el vizsgálni, így sok tízezer sejt aktivitása mérhető. Ezáltal részletesen feltérképezhető az agykéreg egy releváns darabjának működése. A korábbi módszerekkel a neurológusok az egyes idegsejtek átlagos aktivitását tudták mérni, míg a KOKI munkatársainak új mikroszkópja a sejtek és nyúlványaik aktivitását párhuzamosan is képes vizsgálni. Ez a technológia az agyi információfeldolgozás megértésének, illetve a központi idegrendszeri megbetegedések kutatásának új eszközévé válhat. Rózsa Balázs elmondása szerint az új berendezés forradalmasítani fogja a tudományterületet.
Az eredmények az MTA Kísérleti Orvostudományi Kutatóintézet és a Pázmány Péter Katolikus Egyetem Rózsa Balázs által vezetett Két-Foton Képalkotó Központja nemzetközi együttműködésben végezte, a magyar származású Roska Botond irányításával működő világhírű svájci Friedrich Miescher Institute kutatócsoportjával. A kutatócsoport megkezdte az Országos Idegsebészeti Tudományos Intézettel, az MTA Kognitív Idegtudományi és Pszichológiai Intézettel és francia tudósokkal közösen a módszer klinikai alkalmazásának kidolgozását is.