头戴显微镜自由移动的老鼠的大脑
了解动物如何使用他们的大脑回路产生的行为环境是神经科学的一个核心目标。虽然可以研究动物行为通过观察动物是如何解决问题,了解大脑的作用生成行为的大脑活动必须在同一时间测量电路。
体内成像,当然,没有新的生物学:它可以追溯到显微镜的开端。大脑内部,可以使用特殊的显微镜可以看到通过组织使观察神经元电路的工作。使用显微镜图像神经活动的优势是相对非侵入性。安装在大脑之外,显微镜只是发送光进入大脑,进而接受大脑发出的光。虽然传统显微镜太重,使功能成像于自由行为的动物,在过去几年大量的工作已经发展头盔微型显微镜。
杰森·克尔集团,2009年与温弗利德克集团合作的马克斯普朗克研究所神经生物学(Martinsried),建立了一个小型戴多光子显微镜。它使记录神经元活动的人口位于上部几层在视觉皮层的清醒,自由移动的老鼠。虽然这“双光子纤维镜”是一个突破,测量大脑活动自由行为的动物,大多数的皮质层仍然是无法实现的。图像深层的皮层细胞层面,需要一种新的方法。
与菲利普·罗素的小组合作光的马克斯·普朗克科学研究所,克尔的小组已经开发了一个小戴多光子显微镜,能够成像中的所有皮质层自由移动的老鼠。光通过一个定制的设计和制造玻璃纤维,利用“three-photon效应”图像神经元活动位于深皮质层。双光子或一个光子荧光显微镜相比,three-photon是理想的成像深度散射组织,并使单个细胞深处组织的清晰图像。新显微镜允许连续成像神经元的数量,即使动物或执行复杂行为任务运行,在较长一段时间。
研究人员希望纤维镜广泛适用于行为研究,为以前的显微镜的成像深度有限,不适合使用在较长一段时间,限制类型的可以观察到的行为。使用这种新方法,研究人员现在可以理解复杂网络动力学是神经计算的基础,反过来,知觉和行为的基础。
参考
Klioutchnikov等。(2020)。Three-photon戴显微镜成像深度皮质层自由移动的老鼠。自然方法。DOI:https://doi.org/10.1038/s41592 - 020 - 0817 - 9
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