El rayo láser en un microscopio de tres fotones funciona como una linterna que ilumina a través de agua turbia. Cuanto más profundo se necesita iluminar, más dispersa el agua la luz y más tenue se vuelve la imagen. Para no sobrecalentar el tejido, la potencia del láser está limitada, por lo que hay que exprimir al máximo la forma del rayo y el método de corrección de distorsiones.
Normalmente, el tamaño del rayo se fija de antemano y las distorsiones se corrigen con un conjunto de "lentes" estándar, los llamados modos de Zernike. Pero, como descubrieron los autores, con un rayo reducido estos modos dejan de ser independientes: corregir uno empieza a estropear otro. La configuración se alarga, el punto de enfoque se desplaza y la imagen se deteriora.
La solución es seleccionar dinámicamente tanto el tamaño del rayo como el conjunto de modos de corrección para cada profundidad. El rayo se hace más estrecho y los modos se adaptan específicamente a ese rayo estrecho. Así, la configuración converge más rápido, el foco permanece en su lugar y la señal de las capas profundas del cerebro se amplifica. En ratones vivos, esto permitió obtener imágenes más nítidas de las células nerviosas a gran profundidad con una potencia láser segura.
La microscopía de tres fotones utiliza luz infrarroja, que se dispersa menos en los tejidos biológicos que la luz visible, por lo que permite mirar en el cerebro a más de un milímetro de profundidad.