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实时记录神经元 此荧光显微镜牛!

  从北京大学获悉,在国家自然科学基金委国家重大科研仪器研制专项《超高时空分辨微型化双光子在体显微成像系统》的支持下,北京大学分子医学研究所、信息科学技术学院、动态成像中心、生命科学学院、工学院联合中国人民解放军军事医学科学院组成跨学科团队,历经三年,终于成功研制新一代高速高分辨微型化双光子荧光显微镜,并获取了小鼠在自由行为过程中大脑神经元和神经突触活动清晰、稳定的图像,该项科技成果未来或可用于脑分析。

  该高速高分辨微型化双光子荧光显微镜,重量仅2.2克,可佩戴在动物头部,实时记录数十个神经元和上千个神经突触的动态信号;横向分辨率可达0.65微米,成像质量可与商品化大型台式双光子荧光显微镜相媲美。除此之外,该显微镜成像分辨率高、速度快,并具备多区域随机扫描和每秒1万线的线扫描能力;采用柔性光纤束进行荧光信号接收,解决了动物活动、行为由于荧光传输光缆拖拽而受到干扰等难题,其效果远优于目前领域内主导的由美国脑科学计划核心团队所研发的微型化宽场显微镜。

  该荧光显微镜应用领域广阔,如在外科手术临床应用上,做开颅手术前就可看到脑部肿瘤边界和神经活动等,“未来,与光遗传学技术结合,有望在结构与功能成像同时,精准操控神经元和神经回路活动。”此外,微型化双光子荧光显微成像改变了在自由活动动物中观察细胞和亚细胞结构的方式,可用于在动物觅食、哺乳、跳台、打斗、嬉戏、睡眠等自然行为条件下,或者在学习前、学习中和学习后,长时程观察神经突触、神经元、神经网络、远程连接的脑区等多尺度、多层次动态变化。

  此次北大研发的新一代微型化双光子荧光显微镜其原始论文已在线发表于自然杂志子刊Nature Methods ,相关技术文档同步发表于Protocol Exchange,并已申请多项专利。未来,微型化双光子荧光显微成像系统将为实现“分析脑、理解脑、模仿脑”的战略目标发挥不可或缺的重要作用。


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