كيف تُضبط حزمة الضوء حسب عمق الدماغ سريع
تعمل حزمة الليزر في المجهر ثلاثي الفوتونات مثل مصباح يدوي يضيء عبر ماء عكر. كلما كان العمق المطلوب إضاءته أكبر، زاد تشتت الماء للضوء، وأصبحت الصورة باهتة. لتجنب ارتفاع حرارة النسيج، تُحدد قدرة الليزر، لذا يجب استخلاص أقصى استفادة من شكل الحزمة وطريقة تصحيح التشوهات.
عادةً، يُثبَّت حجم الحزمة مسبقًا، وتُصحح التشوهات باستخدام مجموعة من "العدسات" القياسية — ما يُعرف بأنماط زرنيكي (Zernike modes). لكن كما اكتشف المؤلفون، عندما تكون الحزمة أصغر، تتوقف هذه الأنماط عن كونها مستقلة: تصحيح أحدها يبدأ في إفساد الآخر. يستغرق الضبط وقتًا أطول، وتنزاح نقطة التركيز، وتتدهور الصورة.
الحل هو اختيار ديناميكي لكل من حجم الحزمة ومجموعة أنماط التصحيح المناسبة لكل عمق. تُضيَّق الحزمة، وتُصمم الأنماط خصيصًا لتناسب هذه الحزمة الضيقة. عندها يتقارب الضبط بشكل أسرع، ويبقى التركيز في مكانه، وتتقوى الإشارة القادمة من الطبقات العميقة للدماغ. على الفئران الحية، سمح ذلك بالحصول على صور أوضح للخلايا العصبية على أعماق كبيرة مع قدرة ليزر آمنة.
يستخدم التصوير المجهري ثلاثي الفوتونات ضوء الأشعة تحت الحمراء، الذي يتشتت في الأنسجة البيولوجية أقل من الضوء المرئي — لذلك يمكن من خلاله النظر إلى الدماغ على عمق يتجاوز المليمتر.