2023年9月20日，北京大學(xué)程和平-王愛(ài)民團(tuán)隊(duì)在學(xué)術(shù)期刊Optics Express在線(xiàn)發(fā)表以“Millimeter field-of-view miniature two-photon microscopy for brain imaging in freely moving mice"為題的研究論文，揭示了超維景最新發(fā)布的毫米成像視場(chǎng)微型化雙光子顯微鏡FHIRM-LF的設(shè)計(jì)原理及成像性能。該款集成低倍率微型物鏡、大視場(chǎng)掃描鏡、小MEMS傾斜角等特性的微型化雙光子顯微鏡探頭，重量?jī)H有2.5克，成像視場(chǎng)達(dá)1000×788 μm2，為研究小動(dòng)物自由行為范式中大腦神經(jīng)元群體動(dòng)態(tài)功能提供了強(qiáng)大的觀測(cè)工具。北京大學(xué)未來(lái)技術(shù)學(xué)院助理研究員趙春竹為該論文的第一作者，北京大學(xué)王愛(ài)民、吳潤(rùn)龍為論文的共同通訊作者。
論文上線(xiàn)截圖
毫米級(jí)視野下高質(zhì)量數(shù)據(jù)唾手可得
典型的微型化單光子顯微鏡以其毫米級(jí)視野著稱(chēng)，而微型化雙光子顯微鏡在成像分辨率、深度和層切能力方面更顯優(yōu)勢(shì)。超維景最新款毫米級(jí)視野微型化雙光子顯微鏡FHIRM-LF實(shí)現(xiàn)了二者優(yōu)勢(shì)的融合。通過(guò)設(shè)計(jì)低倍率物鏡、大視場(chǎng)掃描鏡并減小MEMS傾斜角，F(xiàn)HIRM-LF實(shí)現(xiàn)了1000×788 μm2的成像視場(chǎng)。利用該款顯微鏡探頭，作者在1000 × 788 μm2視場(chǎng)下觀測(cè)到了小鼠大腦皮層的神經(jīng)元、樹(shù)突和樹(shù)突棘的高分辨率圖像（圖1）。
圖1. a) FHIRM-LF探頭圖片；b) 在1000 × 788 μm2視場(chǎng)下，清醒小鼠大腦皮層GCaMP6s表達(dá)神經(jīng)元成像圖；c) 清醒Thy1-YFPH轉(zhuǎn)基因小鼠大腦皮層樹(shù)突和樹(shù)突棘成像圖。
GRIN Lens下的大視場(chǎng)高質(zhì)量成像
通過(guò)梯度折射率透鏡GRIN Lens中繼的顯微成像中，GRIN Lens引入的像差會(huì)大大降低成像質(zhì)量。為了測(cè)試FHIRM-LF探頭在GRIN Lens下的效果，作者通過(guò)GRIN Lens中繼成像對(duì)自由運(yùn)動(dòng)小鼠海馬神經(jīng)元進(jìn)行觀察 (圖2)。在成像探頭視場(chǎng)為1000 × 788 μm2，成像幀率為9 Hz, 600 × 512像素條件下，盡管成像視場(chǎng)范圍由于GRIN Lens自身的漸暈作用略受影響，但其有效視場(chǎng)仍達(dá)到約為900 × 788 μm2。通過(guò)GRIN Lens對(duì)自由運(yùn)動(dòng)小鼠海馬背側(cè)CA1亞區(qū)進(jìn)行成像記錄，該款成像探頭FHIRM-LF實(shí)現(xiàn)共計(jì)約400個(gè)神經(jīng)元鈣瞬態(tài)數(shù)據(jù)的高質(zhì)量采集，這些原始數(shù)據(jù)的平均信噪比為9.2，98%的神經(jīng)元鈣瞬態(tài)信噪比大于3。
圖2. 通過(guò)直徑為1mm的GRIN Lens對(duì)自由運(yùn)動(dòng)的小鼠海馬背側(cè)CA1進(jìn)行中繼成像。利用FHIRM-LF對(duì)自由活動(dòng)小鼠進(jìn)行連續(xù)18.3分鐘的成像記錄，圖中展示所記錄的395個(gè)神經(jīng)元分割圖及Ca2+痕跡，并展示這些神經(jīng)元鈣瞬態(tài)的信噪比。
毫米級(jí)視野下深達(dá)500 μm的自由變焦
超維景微型化雙光子顯微鏡系統(tǒng)配備先進(jìn)的軸向變焦ETL模塊。利用液體透鏡原理，實(shí)現(xiàn)微型化雙光子顯微鏡對(duì)大腦皮層不同功能層神經(jīng)元的同時(shí)成像記錄。結(jié)合可拆卸變焦ETL模塊，毫米大視野探頭FHIRM-LF軸向變焦范圍擴(kuò)大到500 μm，在對(duì)小鼠大腦皮層成像中實(shí)現(xiàn)采集1000 × 788 × 500 μm3體積的神經(jīng)元圖像（圖3）。并且搭載變焦ETL模塊后，雙光子顯微成像仍以接近理論衍射極限的能力，保持成像分辨率恒定不變。
圖3. FHIRM-LF結(jié)合可拆卸的變焦ETL模塊對(duì)清醒小鼠皮層1000×788×500 μm3的三維體積成像。
(空格分隔,最多3個(gè),單個(gè)標(biāo)簽最多10個(gè)字符)
會(huì)員.png)
1
立即詢(xún)價(jià)
您提交后，專(zhuān)屬客服將第一時(shí)間為您服務(wù)