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中国科学家成功研制新一代微型显微镜—新闻—

发布时间:2017-12-04 阅读:

  中国科学家成功研制出新一代微型显微镜
中国科学家成功研制出新一代微型显微镜

  经过三年多的共同努力,北大与解放军军事医学科学院组成了一支跨学科队伍,成功研制出新一代高速高分辨率小型化双光子荧光显微镜,重量只有2.2克。利用显微镜,研究小组在自由行为期间获得了清晰稳定的小鼠神经元和神经突触图像。原文在5月29日在线发表在“自然”杂志上。

  5月31日上午,程和平院士进行了详细介绍。新一代小型化双光子荧光显微镜,体积小,重量只有2.2克,适合佩戴在小动物骷髅头上,实时记录数十个神经元,数千个突触的动态信号。

  在大型动物中,还有望在具有多个探针磨损和多个颅窗的多个脑区域中进行远程观察。与单光子激发相比,双光子激发具有良好的光学断裂性和较深的生物组织穿透性,横向分辨率可达0.65 m。成像质量可与商用大型台式双光子荧光显微镜相媲美,远远优于美国脑科学计划核心团队领导的在该领域研发的小型化宽视野显微镜。

  采用双轴对称高速MEMS旋转反射镜扫描技术,成像帧率达到了40Hz(256×256像素),同时多区域随机扫描线扫描能力达到每秒10000行。此外,自行设计的能够传输920纳米飞秒激光的光子晶体光纤是第一个实现微型双光子显微镜的最有效的使用荧光探针(如GCaMP6),表明最广泛使用的脑神经元活动科学。同时采用柔性光纤束接收荧光信号,解决了荧光传输电缆拖动导致动物活动行为受到干扰的问题。未来,与光遗传学技术相结合,预计将精确地操纵神经元和神经回路的活动,同时对结构和功能进行成像。

  微型双光子荧光显微镜改变了自由移动的动物中观察细胞和亚细胞结构的方式,并且可用于动物饲养,母乳喂养,跳跃,战斗,玩耍,睡眠或学习前的自然行为,学习和学习,长期观察突触,神经元,神经网络,大脑远程连接等多尺度,多层次的动态变化。

  “中国科学报”记者了解到,结果在2016年年底的美国神经科学年会上,冷泉在2017年5月举行的亚洲脑科学研讨会报告中,包括诺贝尔奖获得者在内的多位海内外神经高度受到科学家的赞扬。

  冷泉港亚洲脑科学研讨会主席,美国加州大学洛杉矶分校的一位着名的神经科学家Alcino J Silva教授在评论中写道,这个显微镜是任何标准的重大技术发明,并且即将改变。在自由移动的动物中可见亚细胞结构。它打开了门,甚至超越神经元和树突影像。系统神经生物学正进入一个新的时代,通过成像观察复杂的生物事件在细胞群体,认识细胞和亚细胞结构的核心工程原则,进一步了解进化的大脑回路的复杂行为。毫无疑问,这个非凡的发明使我们更接近这一目标。

  据悉,目前,R队正在率先建设多模态跨尺度生物医学成像十三五国家重大科技基础设施,并积极参加即将举行的中国脑科学计划。预计小型双光子荧光显微成像系统将在分析大脑,了解大脑和模仿大脑方面发挥不可或缺的重要作用。

关键词: 自然科学