北京大學第二代微型化雙光子顯微鏡問世閱讀次數(shù)：
北京大學第二代微型化雙光子顯微鏡問世
2021年1月6日，由北京大學分子醫(yī)學研究所牽頭，聯(lián)合北大信息科學技術學院電子學系、工學院以及中國人民解放軍軍事醫(yī)學科學院等組成的跨學科團隊，在Nature Methods在線發(fā)表題為 “Miniature two-photon microscopy for enlarged field-of-view, multi-plane, and long-term brain imaging”的文章（鏈接：https://doi.org/10.1038/s41592-020-01024-z）。文中報道了第二代微型化雙光子熒光顯微鏡 FHIRM-TPM 2.0 （見圖)，其成像視野是該團隊于2017年發(fā)布的第一代微型化顯微鏡的7.8倍，同時具備三維成像能力，獲取了小鼠在自由運動行為中大腦三維區(qū)域內上千個神經(jīng)元清晰穩(wěn)定的動態(tài)功能圖像，并且實現(xiàn)了針對同一批神經(jīng)元長達一個月的追蹤記錄。
目前，世界各國的腦科學研究如火如荼，中國的腦計劃也即將啟動。其中，關于全景式解析腦連接圖譜和功能動態(tài)圖譜的研究成為重點研究方向，而如何打破尺度壁壘，融合微觀神經(jīng)元和神經(jīng)突觸活動與大腦整體的信息處理和個體行為信息，是領域內亟待解決的一個關鍵挑戰(zhàn)。
在國家自然科學基金委重大科研儀器研制專項《超高時空分辨微型化雙光子在體顯微成像系統(tǒng)》的支持下，該團隊于2017年成功研制了新型微型化雙光子顯微鏡，取名為FHIRM-TPM。其探頭僅重2.2克，適于佩戴在小動物頭部顱窗上，首次獲取了小鼠在自由行為過程中大腦神經(jīng)元和神經(jīng)突觸活動的動態(tài)圖像。該成果獲得了中國科技部評選的2017年度“中國科學十大進展”，同時與其他自由運動成像技術被Nature Methods雜志評為2018年度方法——“無限制行為動物成像”。
通過對微型光學系統(tǒng)的重新設計，FHIRM-TPM 2.0成像視野擴大至420×420平方微米，微型物鏡的工作距離擴展至1毫米，以實現(xiàn)非侵入式成像；嵌入了可拆卸的快速軸向掃描模塊，實現(xiàn)了180微米深度的三維體成像和多平面快速切換的實時成像。該模塊由一個快速的電動變焦透鏡和一對中繼透鏡組成，在不同深度成像時保持放大倍率恒定。其中，變焦模塊重量1.8克，研究人員可根據(jù)實驗需求自由拆卸。此外，新版微型化成像探頭還可整體即時拔插，極大地簡化了實驗操作，避免了長周期實驗時對動物的干擾。在重復裝卸探頭跟蹤同一批神經(jīng)元時，視場旋轉角小于0.07弧度，邊界偏差小于35微米。
綜上，FHIRM-TPM 2.0擴大了微型雙光子顯微鏡的適用性和實用性，使神經(jīng)科學家能夠更自由地探索更多新的行為范式，包括身體運動、長時程的復雜過程，如學習和記憶，社會互動和恐懼條件反射，甚至是慢性疾病的進展和老化，如神經(jīng)發(fā)生和再生，疾病進展和衰老，以破譯大腦的奧秘。在一批“早鳥項目”中，該系統(tǒng)已被多個研究組應用于不同的模式動物和行為范式，如小鼠的社交新穎性識別、斑胸草雀受荷爾蒙調控后大腦特定神經(jīng)元變化、新型神經(jīng)遞質乙酰膽堿探針的傳導適應性分析以及獼猴三腦區(qū)成像等多項研究。
依托兩代微型化雙光子成像技術，該團隊還在南京市江北新區(qū)建立了規(guī)?；咄磕X功能成像的南京腦觀象臺（Nanjing Brian Observatory），于2020年12月10日舉辦了落成典禮。通過與世界范圍內的神經(jīng)科學家進行廣泛合作，腦觀象臺現(xiàn)正在服務三十多個科研項目，成為開展大型腦科學問題研究的重要科研服務平臺。
北京大學分子醫(yī)學研究所聯(lián)合培養(yǎng)博士宗偉?。〞r任軍事醫(yī)學科學院助理研究員）、吳潤龍為該論文的第一作者，陳良怡、王愛民、吳潤龍為論文的通訊作者。該研究項目由北京大學分子醫(yī)學研究所程和平院士主持，得到國家自然科學基金委、國家重大科研儀器研制專項、科技部重點研發(fā)計劃和北京大學-清華大學生命科學聯(lián)合中心等經(jīng)費支持。
FHIRM-TPM 2.0小鼠佩戴實物圖
版權與免責聲明：本網(wǎng)頁的內容由收集互聯(lián)網(wǎng)上公開發(fā)布的信息整理獲得。目的在于傳遞信息及分享，并不意味著贊同其觀點或證實其真實性，也不構成其他建議。僅提供交流平臺，不為其版權負責。如涉及侵權，請聯(lián)系我們及時修改或刪除。郵箱：sales@allpeptide.com