这个拇指大小的显微镜从动物大脑深处捕捉“神经景观”

Frontier 10月 27, 2022 5.34k 浏览 0

研究人员终于设法将双光子荧光显微镜缩小为拇指大小的设备，使他们能够看到活体和活跃动物的大脑内部。这款名为 Mini2P 的设备仅重 2.4 克，可以连接到鼠标的头部而不会影响其自然运动。

显微镜可以记录神经景观的实时图像，这是以前从未见过的。纽约市西奈山伊坎医学院的神经科学家丹尼斯·蔡说，这项创新“为科学探究打开了大门”。

传统的荧光显微镜使用单光子激发荧光染料；当分子“放松”时，它们会释放光。这在厚组织中是有问题的：当光穿过细胞层时，它会被吸收和散射。这个问题由双光子显微镜解决，它使用两个更长波长的光子，可以更深入地穿透组织。

但目前的双光子系统体积庞大，需要专门的光源和透镜。二十年来，研究人员一直在尝试将该技术缩小为一种足够轻巧紧凑的仪器.

这一壮举是由 Kavli 系统神经科学研究所心理学和神经科学教授 Edvard Moser 与 Moser Group 的生物工程师和神经科学家 Weiijing Zong 共同完成的。

去年在《自然方法》杂志上报道的双光子设备的早期版本重 4.2 克，并且具有僵硬的光纤束，这会减慢鼠标的移动并破坏其自然行为。

新设计带来了三个根本性的改进。

一个更轻的外壳，由类似塑料的材料而不是铝制成，一根更细、更灵活的光缆，这样老鼠就可以在笼子里跑来跑去而不会被电线缠住，还有一个微小的电可调透镜。

通过使用静态电压，研究人员可以在不引起温度升高的情况下操纵透镜的曲率。改变晶状体的曲率将触发 Mini2P 在皮层的表面和更深的细胞层之间移动焦平面，从而实现脑组织的3D结构记录。

据研究人员称，Mini2P 同时记录了数千个脑细胞。它可以跟踪相同的脑细胞一个多月，即使在最剧烈的活动中也能保持注意力集中。

研究人员已经在大脑的多个区域测试了 Mini2P，例如导航系统、记忆中心和视觉区域。它可以映射更大的神经景观，例如视觉皮层上的 10,000 个脑细胞。所有测量都是在鼠标自由移动时进行的。这在 Mini2P 之前是不可能的。

Mini2P 是开源的，使用 Mini2P，研究人员可以监测脑细胞一个多月，从而可以更全面地探索整个皮层的各个区域和功能。这可以帮助研究人员在未来研究阿尔茨海默氏症等脑部疾病。获取更多前沿科技研究进展访问：https://byteclicks.com

Mini2P可从 GitHub 获得蓝图、购物清单和教学影片。Kavli 研究所还将为 16 名研究人员提供研讨会，他们将在今年 12 月构建自己的 Mini2P。

该研究论文发表在《细胞》杂志上。

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