美國(guó)加州大學(xué)戴維斯分校研究人員開(kāi)發(fā)了一種新型雙光子熒光顯微鏡，能以細(xì)胞分辨率高速拍攝神經(jīng)活動(dòng)。相較于傳統(tǒng)的雙光子顯微鏡，這種新方法成像速度更快，對(duì)腦組織的損害也更小，可更加清晰地觀察到神經(jīng)元實(shí)時(shí)通信的情況，有助于深入了解大腦功能和神經(jīng)性疾病。

雙光子顯微鏡通過(guò)在整個(gè)樣本區(qū)域掃描一個(gè)小光點(diǎn)來(lái)激發(fā)熒光，并逐點(diǎn)收集產(chǎn)生的信號(hào)，從而能深入小鼠大腦組織進(jìn)行成像。這個(gè)過(guò)程會(huì)重復(fù)進(jìn)行，以捕捉每個(gè)成像幀。盡管雙光子顯微鏡能提供詳細(xì)的圖像，但其速度較慢，且可能對(duì)腦組織造成損傷。

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實(shí)驗(yàn)裝置展示了具有自適應(yīng)線激發(fā)方案的雙光子顯微鏡的光學(xué)元件。

在Optica中，研究人員描述了一種新的雙光子熒光顯微鏡，采用了一種新的自適應(yīng)采樣方案，并用線照明取代了傳統(tǒng)的點(diǎn)照明。這種方案能對(duì)小鼠大腦皮層中的神經(jīng)活動(dòng)進(jìn)行活體成像，成像速度比傳統(tǒng)雙光子顯微鏡快10倍，同時(shí)能將大腦上的激光功率降低十分之一甚至更多。

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采用新的自適應(yīng)采樣方案和線照明，該雙光子熒光顯微鏡可以細(xì)胞分辨率捕獲神經(jīng)活動(dòng)的高速圖像。

研究人員使用新顯微鏡來(lái)拍攝活體小鼠腦組織中的鈣信號(hào)（神經(jīng)活動(dòng)的指標(biāo)）。該系統(tǒng)以198赫茲的速度捕捉這些信號(hào)，比傳統(tǒng)的雙光子顯微鏡快得多，并能監(jiān)測(cè)到以往成像方法會(huì)錯(cuò)過(guò)的快速神經(jīng)元事件。

研究還表明，自適應(yīng)線激發(fā)技術(shù)與先進(jìn)的算法相結(jié)合，可分辨出單個(gè)神經(jīng)元的活動(dòng)。這對(duì)于準(zhǔn)確解釋復(fù)雜的神經(jīng)交互、理解大腦功能結(jié)構(gòu)至關(guān)重要。

研究人員表示，新顯微鏡提供了一種能夠?qū)崟r(shí)觀察神經(jīng)活動(dòng)的工具，可用于研究疾病最早階段病理，有助于更好地理解神經(jīng)性疾病，如阿爾茨海默病、帕金森病和癲癇。該技術(shù)還可與光束復(fù)用和遠(yuǎn)程聚焦技術(shù)相結(jié)合，進(jìn)一步提高成像速度或?qū)崿F(xiàn)三維成像。

相關(guān)鏈接：https://dx.doi.org/10.1364/OPTICA.529930