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世界上目前最輕的頭戴式熒光顯微鏡問(wèn)世

發(fā)布:cyqdesign 2024-03-01 16:51 閱讀:722

近日,中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院腦疾病與腦認(rèn)知研究所/深港腦科學(xué)創(chuàng)新研究院畢國(guó)強(qiáng)課題組和深圳理工大學(xué)(籌)周鵬程課題組合作,開(kāi)發(fā)了目前世界上最輕的僅0.43克重的超緊湊頭戴式熒光顯微鏡TINIscope,并在自由活動(dòng)的小鼠身上實(shí)現(xiàn)了對(duì)4個(gè)海馬亞區(qū)神經(jīng)元鈣活動(dòng)的同步成像。

顯微鏡為神經(jīng)科學(xué)家提供了一種重要的新型研究手段,可以用于探索動(dòng)物在感知、認(rèn)知和行為等方面神經(jīng)元級(jí)別的跨腦區(qū)協(xié)調(diào)作用。相關(guān)研究近日發(fā)表于《國(guó)家科學(xué)評(píng)論》。

緊密集成的神經(jīng)元成像熒光顯微鏡(TINIscope)。(A) TINIscope的剖面圖。BL,藍(lán)色LED;HL,半球透鏡;ExF,勵(lì)磁濾波器;DM, 二向色鏡;GL,GRIN物鏡;CL, 凸透鏡;EmF,發(fā)射濾光片;CC、CMOS相機(jī)。(B) 帶有 HDI 剛性 PCB 的圖像傳感器的照片,以及帶有盲孔和埋孔(雙色)的堆疊層(從上到下層:紅色、棕色、青色和藍(lán)色)的布局。(C) TINIscope 和用于刻度的鎳的照片。(D) TINIscope的尺寸。(E)TINIscope實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)示意圖。(F) 頂部:帶有四個(gè)頭戴式 TINIscope 的鼠標(biāo)照片。下圖:同時(shí)記錄的4個(gè)海馬亞區(qū)的圖像。

傳統(tǒng)的頭戴式設(shè)備重量大約為2克,在小鼠等小動(dòng)物頭上植入4個(gè)設(shè)備會(huì)因?yàn)檩^大負(fù)重而影響其正常自由活動(dòng)。在該研究中,研究人員采用具備串行輸出功能且尺寸更小的圖像傳感器(CMOS)芯片,取消了序列化器芯片的使用,最大程度地減少了頭戴部分的額外電路功能,并解決了信號(hào)傳輸方面的問(wèn)題。

在光路方面,頭戴式設(shè)備的熒光激發(fā)光路(LED側(cè))和采集光路(CMOS側(cè))通常為垂直排列,傳統(tǒng)設(shè)備中尺寸較大的CMOS側(cè)位于豎直方向,但小鼠頭部空間有限,無(wú)法同時(shí)放置4個(gè)設(shè)備。研究人員改變了TINIscope的光路設(shè)計(jì),使其更易在頭部排布。TINIscope在安裝時(shí)更易調(diào)節(jié)角度,可實(shí)現(xiàn)最小間距為1.2毫米的兩個(gè)腦區(qū)的同步成像,基本上實(shí)現(xiàn)了任意4個(gè)目標(biāo)腦區(qū)的同步記錄。研究人員還開(kāi)發(fā)了換向裝置和完整實(shí)驗(yàn)采集系統(tǒng),解決了動(dòng)物在自由活動(dòng)時(shí)的電纜纏繞的問(wèn)題。

此外,研究人員對(duì)小鼠4個(gè)海馬亞區(qū)的神經(jīng)元進(jìn)行鈣濃度指示蛋白標(biāo)記,并利用TINIscope進(jìn)行4腦區(qū)同步成像,驗(yàn)證了設(shè)備采集的數(shù)據(jù)的可靠性。通過(guò)定量行為分析,佩戴4個(gè)設(shè)備并沒(méi)有對(duì)小鼠的自由活動(dòng)產(chǎn)生明顯影響。研究人員分別在T迷宮和曠場(chǎng)環(huán)境中記錄了小鼠4個(gè)海馬亞區(qū)的神經(jīng)元活動(dòng),發(fā)現(xiàn)約25%的神經(jīng)元亞群具有空間調(diào)制特性。

相關(guān)鏈接:https://doi.org/10.1093/nsr/nwad294

關(guān)鍵詞: 熒光顯微鏡
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最新評(píng)論

hello2024 2024-03-01 22:45
不錯(cuò),繼續(xù)加油呀!
sac 2024-03-02 00:11
頭戴式熒光顯微鏡
tassy 2024-03-02 02:17
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