Лазерный луч в трёхфотонном микроскопе работает как фонарик, который светит сквозь мутную воду. Чем глубже нужно осветить, тем сильнее вода рассеивает свет и тем тусклее картинка. Чтобы не перегреть ткань, мощность лазера ограничивают, поэтому приходится выжимать максимум из формы луча и способа коррекции искажений.
Обычно размер луча фиксируют заранее, а искажения исправляют с помощью набора стандартных «линз» — так называемых мод Цернике. Но, как выяснили авторы, при уменьшенном луче эти моды перестают быть независимыми: коррекция одной начинает портить другую. Настройка затягивается, точка фокуса смещается, а картинка портится.
Решение — динамически подбирать и размер луча, и набор коррекционных мод под каждую глубину. Луч делают уже, а моды — специально подогнанными под этот узкий луч. Тогда настройка сходится быстрее, фокус остаётся на месте, а сигнал от глубоких слоёв мозга усиливается. На живых мышах это позволило получить более чёткие изображения нервных клеток на большой глубине при безопасной мощности лазера.
Трёхфотонная микроскопия использует инфракрасный свет, который меньше рассеивается в биологических тканях, чем видимый, — поэтому с её помощью можно заглянуть в мозг на глубину более миллиметра.