世界上目前最輕的頭戴式熒光顯微鏡問世
近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、中國科學(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)新研究院畢國強(qiáng)課題組和深圳理工大學(xué)（籌）周鵬程課題組合作，開發(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。 RN sJ !or
該顯微鏡為神經(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《國家科學(xué)評(píng)論》。 `<bCq\+`
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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。 vs* _;vx
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)傳輸方面的問題。 {_+>"esc
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)的電纜纏繞的問題。 _zAc 5rS
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。通過定量行為分析，佩戴4個(gè)設(shè)備并沒有對(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。 ]ZBgE\[
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