La nuova tecnica Stochastically Structured Illumination Microscopy (S2IM) sfrutta i movimenti involontari dell’occhio umano per migliorare l’acquisizione delle immagini e ottenere una risoluzione superiore del fondo dell’occhio
Roma, 30 novembre 2024 (Agenbio) – L’esame del fondo oculare sta diventando sempre più rilevante non solo per diagnosticare malattie oculari, ma anche per il monitoraggio di patologie neurodegenerative, utilizzando la retina come una sorta di “finestra” sul sistema nervoso centrale. Per questo motivo, è fondamentale sviluppare una fotocamera specifica per l’analisi del fondo dell’occhio (fundus camera) che garantisca immagini ad alta risoluzione, alta specificità attraverso tecniche di fluorescenza, e che funzioni senza necessità di ottiche di scansione per rilevare il prima possibile biomarcatori molecolari delle malattie neurodegenerative.
Un recente studio pubblicato su npj | imaging e realizzato dall’Istituto di nanotecnologia del Consiglio Nazionale delle Ricerche (Cnr-Nanotec) di Lecce, in collaborazione con il Center for Life Nano- & Neuro-Science dell’Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) di Roma e l’azienda D-Tails, ha presentato una tecnica innovativa: la “Stochastically Structured Illumination Microscopy” (S2IM). Questa tecnica, che non richiede scansioni ottiche, sfrutta i movimenti involontari dell’occhio umano, detti saccadici, per migliorare l’acquisizione delle immagini e ottenere una risoluzione superiore.
Giancarlo Ruocco, docente all’Università La Sapienza e coordinatore del Center for Life Nano- & Neuro-Science, spiega: «Quando si realizzano immagini retiniche tramite l’occhio, ovvero usando il cristallino alla stregua di un obiettivo da microscopio, vengono prodotte immagine di bassa qualità, con le quali è impossibile identificare aggregati proteici di dimensioni micrometriche».
Per questo, la super-risoluzione è essenziale, sebbene le tecniche esistenti richiedano attrezzature complesse e personale specializzato.
Marco Leonetti, ricercatore del Cnr-Nanotec e affiliato del Center for Life Nano- & Neuro-Science, aggiunge: «Durante un esperimento di fissazione – procedura oculare comune e molto semplice in cui il paziente fissa un piccolo punto fermo – l’occhio continua a muoversi leggermente intorno al punto focale, generando più traslazioni che possono essere utilizzate per ottenere immagini a super-risoluzione. Le tecniche di super-risoluzione, infatti, richiedono generalmente più acquisizioni dello stesso oggetto, catturate in condizioni variabili, per creare una “pila” di immagini. Un algoritmo specializzato elabora poi la pila per estrarre un’unica immagine super risolta».
L’oftalmoscopio proposto integra un tracciatore oculare in grado di monitorare con precisione i movimenti saccadici. Questi dati vengono elaborati da un software sviluppato appositamente, che restituisce immagini migliorate. Questa nuova tecnologia permette di eliminare l’effetto di sfocatura (motion-blur) causato dai movimenti oculari, migliorando la rilevazione dei fluorofori che marcano aggregati proteici specifici, essenziali per individuare precocemente i biomarcatori delle malattie neurodegenerative.
Infine, la tecnica S2IM potrebbe trovare applicazione in altri settori, come ad esempio nella ricerca sulla materia attiva o l’osservazione astronomica e atmosferica, dove la super-risoluzione può migliorare l’analisi di oggetti in movimento o rotazione. (Agenbio) Eleonora Caruso 9:00
