北大成功研制新一代微型化雙光子熒光顯微鏡
今天上午，記者從北京大學獲悉，北京大學聯合中國人民解放軍軍事醫(yī)學科學院組成跨學科團隊，歷經三年多時間，成功研制出新一代高速高分辨微型化雙光子熒光顯微鏡，并獲取了小鼠在自由行為過程中大腦神經元和神經突觸活動清晰、穩(wěn)定的圖像。原始論文于5月29日在線發(fā)表于自然雜志子刊，并已申請多項專利。
據團隊相關負責人介紹，新一代微型化雙光子熒光顯微鏡體積小，重僅2.2克，適于佩戴在小動物頭部顱窗上，實時記錄數十個神經元、上千個神經突觸的動態(tài)信號。在大型動物上，還可望實現多探頭佩戴、多顱窗不同腦區(qū)的長時程觀測。
相比單光子激發(fā)，雙光子激發(fā)具有良好的光學斷層、更深的生物組織穿透等優(yōu)勢，其橫向分辨率達到0.65μm，成像質量與商品化大型臺式雙光子熒光顯微鏡可相媲美。采用雙軸對稱高速微機電系統(tǒng)轉鏡掃描技術，成像幀頻已達40Hz（256*256像素），同時具備多區(qū)域隨機掃描和每秒1萬線的線掃描能力。
此外，采用自主設計可傳導920nm飛秒激光的光子晶體光纖，該系統(tǒng)首次實現了微型雙光子顯微鏡對腦科學領域最廣泛應用的指示神經元活動的熒光探針（如GCaMP6）的有效利用。同時采用柔性光纖束進行熒光信號的接收，解決了動物的活動和行為由于熒光傳輸光纜拖拽而受到干擾的難題。未來，與光遺傳學技術的結合，可望在結構與功能成像的同時，精準地操控神經元和神經回路的活動。(法晚微信公號ID:fzwb_52165216)
微型化雙光子熒光顯微成像改變了在自由活動動物中觀察細胞和亞細胞結構的方式，可用于在動物覓食、哺乳、跳臺、打斗、嬉戲、睡眠等自然行為條件下，或者在學習前、學習中和學習后，長時程觀察神經突觸、神經元、神經網絡、遠程連接的腦區(qū)等多尺度、多層次動態(tài)變化。
新一代微型化雙光子熒光顯微成像系統(tǒng)的成功研制是國家重大科研儀器研制專項的一個碩果。目前，該研發(fā)團隊正在領銜建設“多模態(tài)跨尺度生物醫(yī)學成像”十三五國家重大科技基礎設施，積極參與即將啟動的中國腦科學計劃。（記者 馬曉晴）
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