非侵入性成像小鼠大脑发达

将近四年前,时任总统奥巴马推出了脑(大脑研究通过推进创新的公司成员)倡议,“加快新技术的开发和应用,将使研究人员能够产生大脑的动态图片。”程序的初始资金的几个奖项去康奈尔大学的克里斯•徐康奈尔Neurotech孟淑娟家庭基金会主任,工程,与本科教授和主任研究应用和工程物理。徐的项目旨在开发新的成像技术实现大规模神经元活动的非侵入性成像。

三年后,他的团队的努力取得了水果。徐的研究小组报告清楚,非侵入性成像protein-labeled神经元活动的大脑的皮质下区域,除了之前的成像技术的极限。团队的工作,“体内three-photon成像GCaMP6-labeled神经元的活动在完整的小鼠大脑深处,“2月20日在线发布在自然的方法。

高级研究助理Dimitre Ouzounov和博士生天宇王是该论文的作者。其他贡献者包括Nozomi西村,生物医学工程助理教授,博士生Mengran Wang尼古拉斯·霍顿Jean Cruz-Hernandez Yu-Ting程。

四年前,徐教授和他的团队报告概念验证three-photon显微镜(下午3点),它可以比标准双光子显微镜探针深入大脑(下午2点)。后者在1990年发明了康奈尔大学工程学教授瓦韦伯和then-doctoral学生温弗利德克。徐和韦伯1995年展示了潜在的3点,当徐在韦伯的实验室研究生。徐的博士论文涉及这一新兴技术,但它是“断章取义”,徐说,没有适当的激光技术。

在这个工作中,徐的小组展示了3点操作使用新的激光器在波长1300纳米的专门为3-photon成像发达的商业公司,徐的指导。工作记录150个神经元自发活动,用基于绿色荧光蛋白(GFP)标记钙传感器,使火灾神经元发出明亮的绿色。下午3点和惊人的长波长激发导致成像清晰,相比现有的下午2点。

“我们可以看到函数;我们可以看到鼠标认为,”徐说。“神经科学家有可能闪烁的神经元连接到实例的行为展出鼠标。“以前尝试成像所需的海马区域要么删除的上半部分的大脑,或插入一个玻璃塞通过大脑,通过皮质下区域可以查看。徐的小组证明概念,进一步证实了2013年的最新作品。

“我们能做的是离开大脑完好无损,一路下来(海马)看到这一点,”徐说。“我们能够证明这个概念四年前,但现在我们说这是开业,为神经科学研究做好准备。“徐很兴奋的前沿技术,在“十字路口的物理、工程和神经科学,”他说。能够清晰地图像海马可能产生重大影响的研究许多脑部疾病,包括阿尔茨海默氏症和帕金森氏症。

根据阿尔茨海默病协会,在美国有530万人住在2016年与阿尔茨海默氏症。“大脑疾病可能会破产的国家如果我们不处理,”徐说。“人们的寿命越来越长,将近一半的人85岁以上有某种痴呆症。”

参考:
Ouzounov, d G。王,T。王,M。冯,D D。霍顿:G。Cruz-Hernandez, j . C。徐…,(2017)。体内three-photon成像GCaMP6-labeled神经元活动的深入完整的老鼠的大脑。自然的方法。doi: 10.1038 / nmeth.4183

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