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Les cellules communiquent à la fois dans l’espace et dans le temps. Cette communication est médiée par un ensemble complexe de messagers comprenant des ions, de petites molécules et des potentiels membranaires. La mesure de ces signaux à une échelle microscopique est d’une importance cruciale pour comprendre leur rôle dans le fonctionnement cérébral et caractériser leur perturbation dans la maladie. Cependant, des mesures précises sont difficiles à obtenir dans les environnements biologiques car la plupart des techniques perturbent les cellules ou les tissus étudiés et ne capturent pas le contexte spatial.
Bowman développe des techniques de microscopie pour étudier la signalisation dans les cellules et tissus vivants. Alors que la plupart des microscopes fonctionnent sur des échelles de temps de vie (de quelques millisecondes à quelques heures), ils ne prennent pas en compte la dynamique plus rapide des molécules de sonde fluorescente, comme la durée de vie de l'état excité en nanosecondes (le court laps de temps pendant lequel une molécule peut exister dans un état excité d'énergie plus élevée). .
Bowman utilise des techniques optiques à durée de vie de fluorescence et nanosecondes pour améliorer la capacité des scientifiques à visualiser la communication cellulaire vivante. La durée de vie de la fluorescence constitue une voie prometteuse pour obtenir des mesures biologiques précises, tandis que des techniques optiques nanosecondes peuvent être utilisées pour capturer plus efficacement la durée de vie pour des mesures fonctionnelles dans des cellules et des tissus vivants. En plus de la fonction, le temps nanoseconde fournit une nouvelle dimension d’informations en microscopie qui peut être utilisée pour mieux comprendre la structure et la composition moléculaire des échantillons biologiques.
Bowman a développé de nouvelles technologies pour le déclenchement rapide d'images à grand champ, qui permettent à un capteur d'appareil photo standard, comme celui d'un téléphone portable, de capturer des informations temporelles en nanosecondes, comblant six ordres de grandeur sur une échelle temporelle.
Bowman a déployé cette technologie pour permettre la microscopie électro-optique de la durée de vie de fluorescence (EO-FLIM), qui a permis des mesures à large champ de la durée de vie de la fluorescence avec une sensibilité à une seule molécule.
Bowman a démontré que EO-FLIM peut être utilisé pour enregistrer les potentiels d'action et le potentiel de membrane neuronale dans des cellules et des tissus vivants à des fréquences d'images en kilohertz à l'aide d'un indicateur de tension génétiquement codé.
AB, Physique, Université de Princeton
PhD, physique appliquée, Université de Stanford
