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利用光操控細(xì)胞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)：光學(xué)顯微技術(shù)的新前沿應(yīng)用  上述描述是SIFOM的一個(gè)新的概念，即SIFOM可使得結(jié)合3D熒光觀察和3D刺激的細(xì)胞操作技術(shù)成為可能。（圖片來(lái)源：神戶大學(xué)） 到目前為止，已經(jīng)開(kāi)發(fā)出許多光學(xué)顯微鏡，例如相差顯微鏡，熒光顯微鏡，多光子顯微鏡和超分辨熒光顯微鏡。最新的光學(xué)技術(shù)的突破使科學(xué)家們能夠在體外和體內(nèi)觀察細(xì)胞的超細(xì)結(jié)構(gòu)及其功能�，F(xiàn)在，通過(guò)使用光敏感通道蛋白或其他相關(guān)蛋白，我們可以利用光來(lái)操縱光遺傳學(xué)中的細(xì)胞活動(dòng)。然而，目前用于操縱細(xì)胞活動(dòng)的基于光遺傳學(xué)的光刺激過(guò)于簡(jiǎn)單，使用LED或通過(guò)光纖的均勻曝光，因此只能進(jìn)行低水平的細(xì)胞操作。 這項(xiàng)研究提出了一種名為SIFOM的新型光學(xué)顯微系統(tǒng)。SIFOM由兩個(gè)子功能組成：基于數(shù)字全息術(shù)的細(xì)胞3D觀察和細(xì)胞3D刺激。這是第一臺(tái)配備可同時(shí)進(jìn)行3D觀察和3D刺激技術(shù)的顯微鏡，它作為生命科學(xué)領(lǐng)域的開(kāi)創(chuàng)性工具具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。使用高速無(wú)掃描攝影技術(shù)，我們可以在很短的時(shí)間內(nèi)獲得有關(guān)3D空間中發(fā)生的多個(gè)事件的信息。 作為驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，該團(tuán)隊(duì)使用了肺癌細(xì)胞和大約10微米的熒光微粒。他們從深度方向的焦點(diǎn)位置記錄了離焦?fàn)顟B(tài)的熒光全息圖，并實(shí)現(xiàn)了細(xì)胞和熒光微粒的重建。 該研究由Hiroaki Wake教授（神戶大學(xué)醫(yī)學(xué)研究生院）和Osamu Matoba教授（神戶大學(xué)系統(tǒng)信息學(xué)研究生院）領(lǐng)導(dǎo)的多機(jī)構(gòu)跨學(xué)科合作研究小組開(kāi)展。該小組還包括Yasuhiro Awatsuji教授（京都）合作進(jìn)行電氣工程與電子學(xué)院技術(shù)研究所）和Yoshio Hayasaki教授（宇都宮大學(xué)光學(xué)研究與教育中心）。 在驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)期間，他們能夠一次觀察到最多五個(gè)細(xì)胞的光刺激。受激細(xì)胞的最大數(shù)量受限主要是因?yàn)闆](méi)有足夠的光功率用于刺激。在2D（二維）空間中，預(yù)計(jì)可以對(duì)超過(guò)100個(gè)細(xì)胞進(jìn)行同時(shí)光刺激，并且在將來(lái)，該團(tuán)隊(duì)的目標(biāo)是使用雙光子刺激將刺激深度擴(kuò)展到幾百微米。 為了觀察活細(xì)胞，熒光的功率受到限制以避免破壞細(xì)胞，因此需要高靈敏度的測(cè)量。該團(tuán)隊(duì)旨在克服這些問(wèn)題，并準(zhǔn)備新的光學(xué)顯微鏡系統(tǒng)以供實(shí)際使用。 Matoba教授評(píng)論說(shuō)：“我們獲得日本JST CREST Grant編號(hào)JPMJCR1755的研究資助，用于制造SIFOM，然后將其應(yīng)用于神經(jīng)科學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展。我們將與各公司合作，將新的光學(xué)顯微鏡引入商業(yè)市場(chǎng)�！� |
