據(jù)發(fā)表在最新一期《光學(xué)》期刊上的論文，美國加州大學(xué)戴維斯分校研究人員開發(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。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。
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。圖片來源：莫莉·M·貝克泰爾/加州大學(xué)戴維斯分校
雙光子顯微鏡通過在整個(gè)樣本區(qū)域掃描一個(gè)小光點(diǎn)來激發(fā)熒光，并逐點(diǎn)收集產(chǎn)生的信號，從而能深入小鼠大腦組織進(jìn)行成像。這個(gè)過程會重復(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，且可能對腦組織造成損傷。
新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。這種方案能對小鼠大腦皮層中的神經(jīng)活動進(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。
研究人員使用新顯微鏡來拍攝活體小鼠腦組織中的鈣信號（神經(jīng)活動的指標(biāo)）。該系統(tǒng)以198赫茲的速度捕捉這些信號，比傳統(tǒng)的雙光子顯微鏡快得多，并能監(jiān)測到以往成像方法會錯過的快速神經(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。這對于準(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。
來源：科技日報(bào)
原標(biāo)題：新顯微鏡從細(xì)胞層面實(shí)時(shí)觀察神經(jīng)元活動
作者：記者張佳欣
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