Sezione di un cervello di topo Thy1-GFPM acquisita con un microscopio a foglio di luce (Light-Sheet Fluorescence Microscope).

Descrizione

Il gruppo di imaging neuronale all’INO conduce ricerca su tecniche di microscopia ad alta risoluzione per lo studio di tessuti biologici, con un particolare interesse per i tessuti nervosi. In particolare il gruppo ha maturato una considerevole esperienza nella progettazione e costruzione di microscopi a foglio di luce (Light-Sheet Fluorescence Microscopy) e a due fotoni (Two-Photon Fluorescence Microscopy). Tramite queste tecniche avanzate di microscopia biomedicale, è oggi possibile esplorare i tessuti biologici su una scala fino ad ora non accessibile. Ad esempio è possibile acquisire tomografie di interi organi (come un intero cervello murino) con risoluzione sub-micrometrica, consentendo quindi una ricostruzione delle strutture biologiche su scale macroscopiche. La ricerca portata avanti all’interno di questo gruppo comprende anche due aree limitrofe che sono essenziali per il successo di queste tecniche di microscopia avanzata: a monte, lo sviluppo di protocolli biochimici per la marcatura e per la chiarificazione (optical clearing) dei campioni; a valle, la gestione e l’elaborazione dei big data e delle immagini prodotte con tali tecniche. I protocolli biochimici SWITCH e CLARITY/TDE sono stati sviluppati presso i laboratori dell’INO come tecniche di clearing per rendere i campioni trasparenti alla luce in modo che essa possa penetrare in profondità. Inoltre, data l’alta risoluzione delle tecniche di imaging e la conseguente dimensione dei dati prodotti (che possono raggiungere anche diversi terabyte di dati al giorno), il gruppo ha sviluppato esperienza nella gestione di questi big data, che comprende ad esempio lo stitching volumetrico, la compressione dei dati, l’estrazione automatica e il conteggio di cellule e altre strutture biologiche tramite tecniche di segmentazione basate su reti neurali artificiali. L’esperienza maturata in questi ambiti è alla base della partecipazione dell’INO a importanti progetti scientifici come lo Human Brain Project, co-finanziato dalla Commissione Europea. In prospettiva, le conoscenze fino ad ora acquisite verranno utilizzate per affrontare la futura sfida dell’imaging in ambito neuroanatomico, ovvero estendere queste tecniche e questi protocolli sulla scala di un intero cervello umano.

Staff INO

Baghdad Mohamed
Costantini Irene
Giannoni Luca
Mazzamuto Giacomo (Persona di riferimento)
Montagni Elena
Pavone Francesco Saverio
Ramazzotti Josephine
Silvestri Ludovico