微小的大脑植入纸张成像

工具允许神经科学家记录和量化功能活动在大脑生活在巨大的需求。传统上,研究人员使用功能性磁共振成像等技术,但这种方法不能记录神经活动与高空间分辨率或移动对象。近年来,光遗传学技术已经显示出相当大的成功记录神经活动从动物与单神经元实时解决。Optogenetic工具使用光来控制神经元的组织和记录信号转基因表达光敏和荧光蛋白。然而,现有技术成像光信号从大脑中缺陷大小、成像速度,或对比实验神经生物学的限制他们的应用程序。

技术纸张荧光成像技术显示了3 d成像大脑活动承诺以高速度和对比(克服多个其他成像技术)的局限性。在这种技术中,薄板的激光(纸张)是直接通过大脑组织感兴趣的区域,和荧光活动记者在大脑组织回应通过发射显微镜可以检测到的荧光信号。扫描一张光在组织支持高速、高对比度、容积成像的大脑活动。

目前,使用纸张荧光脑成像和非透明的生物(如鼠标)是困难的,因为规模的必要的设备。和非透明的动物来做实验,在未来,自由移动的动物可行,研究人员将首先需要使小型化的许多组件。

小型化的关键组件是纸张发电机本身,需要插入大脑,因此必须尽可能小,以避免取代太多的脑组织。在Neurophotonics一项新研究报告中,一个国际研究小组的研究从加州理工学院(美国),多伦多大学(加拿大),大学健康网络(加拿大),微观物理学的马克斯普朗克研究所(德国)、和高级微铸造(新加坡)开发出一种微型纸张发电机,或光子神经探针,可以植入一种有生命的动物的大脑。

研究人员利用纳米光子技术创造了超薄硅基光子神经探针发出多个可寻址的光薄片厚度< 16微米300微米在自由空间的传播距离。当测试脑组织从老鼠基因工程表达荧光蛋白在他们的大脑,探测器允许研究人员的图像区域大型240μmμm×490。此外,图像对比度的水平是优于另一种称为显微数字化成像方法。

描述他的团队的工作的意义,该研究的主要作者,韦斯利·萨赫,说,“这个新的植入式神经探针技术生成光光子表内有限的大脑很多程度上约束的使用纸张荧光成像技术在实验神经科学。我们预测,这项技术将会导致新的变种的纸张显微镜深脑成像和行为与自由移动的动物实验。”

这样的变异将有利于神经科学家试图了解大脑的运作。

参考:萨赫WD,陈F-D Moradi-Chameh H, et al .植入式神经探针对光子纸张荧光脑成像。一组。2021;8 (2):025003。doi:10.1117/1. nph.8.2.025003

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