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蓝盟IT外包，脑细胞活动影像技术的新突破

发布者：上海IT外包来源：http://www.lanmon.net点击数：1127

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双光子显微镜和遗传编码的钙指示剂已成为散乱脑组织中神经活动高分辨率成像的标准工具。但是，其各种实现原则上并未克服速度与时空采样之间固有的权衡问题。这对于以分析细胞分辨率和钙(resolving calcium )瞬间互换性的速度实现神经活动的中度大小体积记录来说是不可缺少的。
该论文提出了Light Beads Microscopy(LBM )，这是一种可扩展的时空最优采集方法，限于荧光寿命，其中一组轴向分离和时间不同的焦点几乎同时记录整个轴向的摄像范围，测量体积每秒1.44。利用LBM，该研究显示了小鼠皮层中多个尺度的介电和体积成像。包括约350.5 mm^3体积内的细胞分辨率记录。其中包括约5Hz下200，000多个神经元、约2Hz下约5.460.5mm^3范围内约100万个神经元的种群，以及更高速(9.6 Hz )亚细胞分辨率下的体积记录。
研究者在论文中展示了LBM :同时使用电介质和体积2pM的高速光学收集技术。在LBM中，显微镜不是单个焦点，而是扫描一组轴向分开的时间不同的焦点(beads ) (图1a )。由于beads在一个像素的停留时间内记录了样本整个深度范围(约500 m )的信息，因此LBM在扫描一个平面所需的时间内捕捉了整个体积。此外，通过对优化的空间采样，LBM可以将体积FOV扩展到介质尺度，同时保持与GCaMP兼容的体积率(volume rate )。这里的光波导由被称为多轴轴向复用模块(MAxiMuM )的基于空洞的复用方式形成。

MAxiMuM的独特之处在于，可以将n缩放到GCaMP的荧光寿命和激光重复频率带来的极限，从而控制各光束的相对功率和位置。提供30倍的轴向复用、141 MHz的体素收集速度、16m的平面-平面轴向间隔。这些条件优化了受荧光寿命限制的信息速率高密度标记的组织体积的样本，具有兼容性，使用每体素1个脉冲的SNR最大化的激发，利用整个脉冲间时间间隔。研究人员通过对唤醒并表达GCaMP6s的小鼠体内新皮质进行体内成像验证了LBM。使用优化的空间采样策略，可以在约350.5mm^3的体积内维持约5Hz的帧率扫描，解决GCaMP的瞬态问题。作者对FOV进行了重新定位，使单个皮质半球内包含尽可能多的不同区域，如SSp、PTLp、RSP、VISp等(图2a )。为了刺激FOV中更多功能区域的神经活动，还发现了视觉等感觉刺激的方法。

文/上海蓝盟 IT外包专家

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