小型Three-Photon显微镜提供了脑深部的见解

北京大学一个研究小组在中国取得了新突破多光子显微镜通过开发一个小型three-photon显微镜,成功地捕捉到了患者的图像自由移动的老鼠。

显微镜,仅重2.17克,达到稳定成像的大脑皮层和海马神经元的自由移动的老鼠,显示承诺作为一个创新的方法揭示人脑的奥秘。

该研究发表在《自然》杂志周五(北京时间)的方法。

这项研究是关于什么的?

人类的大脑含有数十亿神经元和数万亿的突触,并映射其连通性和功能动态大脑研究已经成为全球的焦点,与可穿戴显微成像设备适用于小动物作为研究工具。

程和平领导的研究小组,北京大学全国生物医学成像中心主任,多年来一直致力于开发这类设备。

团队首次开发了一套微型双光子显微镜的体重2.2克,2017年获得动态的图像在老鼠的大脑皮层神经元和突触活动在自由流动。

经过四年的发展,升级双光子显微镜放大成像领域的7.8倍,可以获取三维图像功能大脑皮层神经元的信号,Cheng说,也是一位中国科学院的院士。

为什么新设备更先进?

领导的研究小组开发的新的three-photon显微镜Cheng和王爱民,北京大学研究员,功能更大的成像深度较微型多光子显微镜。

它渗透到整个皮质和胼胝体的自由移动的老鼠和钙活动的图像捕获的海马区域深度1.2毫米,被神经学家在全球范围内的一个巨大挑战。

钙活动是一项指标反映了神经元的细胞活性,可以监控结合荧光分子时,钙指标。然而,光散射在大脑组织,特别是大脑皮层下的胼胝体,导致荧光的穿透距离短,限制成像深度。

海马体躺在皮层和胼胝体。先前的微型世界各地多光子显微镜未能捕捉其非侵入性成像,团队成员在赵Chunzhu说未来科技学院在北京大学。

three-photon显微镜开发的团队成功实现了成像在自由移动的老鼠的大脑深处感谢一个创新的光学配置,散射荧光收集效率的最大化。

显微镜功能低光毒性的额外优势,导致没有明显的光漂白或photodamage在神经元活动的长期观察,根据这项研究。

参考:张赵C,陈年代,L, et al。迷你型three-photon显微镜最大化为分散荧光收集。Nat方法。2月23日在线发表2023:1-6。doi:10.1038 / s41592 - 023 - 01777 - 3

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