在體光纖成像記錄在自由活動動物的深部腦區實現光信號記錄和神經細胞活性調控;高質量,亞細胞分辨率的成像;多波長成像,實現較多的鈣離子成像(GCaMP or RCaMP),和光遺傳實驗,特定目標光刺激;在體光纖成像系統是模塊化設計,使用者擁有很高的靈活性,可以隨時根據研究需要對系統進行調整,比如調整光源,波長,濾光片,相機等。在深部腦區選定的特定神經細胞或部分獲得連續的實驗數據流,然后對單細胞提取密度軌跡。鈣離子成像軌跡也可以被同步,與其他行為學實驗(攝像拍攝,獎勵設備等)同步時間標記。在體光纖成像記錄利用生物發光技術進行動物體內檢測。南京腦立體定位神經元活動記錄技術原理
在體光纖成像記錄系統在成像速度和分辨率方面還存很多不足。在成像系統的傳輸矩陣測試階段,必須采用SLM 實現相位調制,而SLM 器件的響應速度比較低,幀率只能達到幾百赫茲,一些特殊的器件可以達到20 kHz,但對于像素為100pixel×100pixel的成像區域進行逐點成像,成像速率只能達到2 frame/s,在實際應用中有很大的局限性。SLM 器件的光效率較低,體積較大,不利于系統集成和結構微型化。單光纖成像系統需要預先測定光纖的傳輸特性(即光纖傳輸矩陣),而傳輸矩陣會受光纖形態(如彎曲、壓力和溫度)的影響。如果光纖在使用過程中受到外界的擾動,那么傳輸矩陣會發生變化,對成像產生較大影響。武漢神經生物學光纖成像記錄方案在體光纖成像記錄和散射介質成像的機理既有關聯。
在體光纖成像記錄分辨率和對比度是成像質量的重要組成部分,分辨率指成像系統所能重現的被測物體細節的數量,對比度則是成像系統所產生的被測物體與其背景之間的灰度差別。攝像頭、鏡頭和燈光是決定分辨率和對比度的重要因素。成像系統所需較小像素分辨率可由下式計算:較小分辨率=(物件較長端長度/較小特征尺寸)×2以條形碼為例,假如較長端長度為60mm,較小特征尺寸是0.2mm,那么根據上式可算出其較小分辨率應該是(60/0.2)×2=600鏡頭焦距是分辨率另一種表現形式。
在體光纖成像記錄的目的是實時檢測細胞的活性變化。基于鈣離子濃度變化的熒光成像技術被較多用來記錄神經元活性。在體光纖記錄方法與傳統的在體電生理記錄方法有著不同的特點,光纖記錄因其穩定、方便、易上手而應用較多。首先,將熒光蛋白表達在特定類型的神經元中,光纖記錄可以實現細胞類型特異性的活性檢測,而用電生理記錄的方法記錄特定類型的神經元的活性比較困難。其次,電生理記錄容易受到環境中的電信號以及動物的行為動作影響,而光纖記錄相對來說有著較強的抗干擾性能。然后,光纖記錄相對穩定,可以很容易實現長時程的活性檢測,例如動物的整個學習過程,而利用電生理記錄實現起來則相對困難。較后,光纖記錄用神經元群體的熒光強度變化來表征神經元整體的活性變化,不能反映單個神經元的活性,而電生理記錄則能夠檢測到單個神經元的活性,具有更高的空間分辨率。在體光纖成像記錄需要許多數據點。
在體光纖成像記錄成像系統是典型的在體熒光成像系統, 主要 CCD 相機、 成像暗箱、 激光器、 激發和發射 濾光片、 恒溫臺、 氣體麻醉系統、數據采集的計算機、 數據處理軟件等組成。將小動物放置到成像暗箱中, 利用高性能的制冷對活的物體小動物某個特定位置的發光進行投影成像, 探測從小動物體內系統發射出的低水平熒光信號, 然后將得到的投影圖像與小動物的普通圖像進行疊加, 從而實現對小動物某個特定位置 的生物熒光進行量化, 井且可以重復進行。在體光纖成像記錄用于對細胞內部的各個細胞器進行染色。武漢神經元光纖成像記錄技術方案
生物成像技術在臨床醫學診斷中的應用也越來越受到重視。南京腦立體定位神經元活動記錄技術原理
在體光纖成像記錄納米級成像受到所用光的波長的限制。有多種方法可以克服這一衍射極限,但它們通常需要大型顯微鏡和困難的加工程序。”這些系統不適用于在生物組織的深層或其他難以到達的地方成像。在傳統的顯微鏡檢查中,通常會逐點照射樣品以產生整個樣品的圖像。這需要大量時間,因為高分辨率圖像需要許多數據點。壓縮成像要快得多,但是我們也證明了它能夠分辨比傳統衍射極限成像所能分辨的小兩倍以上的細節。開發考慮了微創生物成像。但這對于納米光刻技術中的傳感應用也非常具有前途,因為它不需要熒光標記,而熒光標記是其他超分辨率成像方法所必需的。南京腦立體定位神經元活動記錄技術原理