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Überdimensionale Aussicht
Beijing Chaoweijing Biotechnology Co., Ltd
Millimeter-Sichtfeld-Mikroskop mit Doppelfotonen veröffentlicht
Datum:2025-05-28Lesen Sie:1
Am 20. September 2023 veröffentlichte das Peking University of Peace-Wang Aimin-Team in der akademischen Zeitschrift Optics Express online ein Forschungsarbeit mit dem Titel "Millimeter Field-of-View Miniature Two-Photon Microscopy for brain imaging in free moving mice", das das Konstruktionsprinzip und die Bildleistung des ultradimensionalen Mikroskops FHIRM-LF enthüllt. Mit nur 2,5 Gramm Gewicht und einem Bildfeld von 1.000 x 788 μm2 bietet diese miniaturisierte Doppelfotonmikroskopsonde, die Mikroobjektive mit niedriger Vergrößerung, einen großen Sichtfeldscanner und einen kleinen MEMS-Neigungswinkel integriert, ein leistungsstarkes Beobachtungswerkzeug für die Untersuchung der dynamischen Funktion der Gehirn-Neuronenpopulationen im Paradigme des freien Verhaltens kleiner Tiere. Zhao Chunzhou, Assistenzforscher des Fachhochschules für Zukunftstechnologie der Pekinger Universität, war der erste Autor der Arbeit und Wang Aimin und Wu Runlong, Co-Kommunikationsautoren der Arbeit der Pekinger Universität.
Screenshot der Arbeit
Qualitativ hochwertige Daten im Millimeter-Blickfeld
Ein typisches miniaturisiertes Einzelfotonmikroskop ist für sein millimetergemäßiges Sichtfeld bekannt, während ein miniaturisiertes Doppelfotonmikroskop in Bezug auf Bildauflösung, Tiefe und Schichtschneidfähigkeit mehr Vorteile hat. Das neueste Mikro-Doppelfotonmikroskop der Millimeterstufe FHIRM-LF ermöglicht die Verschmelzung beider Vorteile. Durch die Konstruktion eines niedrigen Vergrößerungsobjektives, eines großen Sichtfeldscanners und eine reduzierte MEMS-Neigungswinkel erreichte FHIRM-LF 1000 x 788 μm2Bildungsperspektive. Mit dieser Mikroskopsonde hat der Autor auf 1000 × 788 μm2Ein hochauflösendes Bild von Neuronen, Dendriten und dendritischen Spinnen in der Hirnkortex der Maus wurde im Sichtfeld beobachtet (Abbildung 1).
Abbildung 1. a) Bild der FHIRM-LF-Sonde; b) bei 1000 × 788 μm2Neuronenbildgebung unter Sichtfeld, klare Mäuse Gehirnkortex GCaMP6s Ausdruck；c) Aufklärung Thy1-YFPH genetisch veränderte Mäuse Hirn-Kortex-Dendriten und Dendriten-Spinen-Bildgebung.
Hohe Bildqualität im großen Sichtfeld unter dem GRIN-Objektiv
Bei der Mikrobildgebung mit einem GRIN-Lens-Relais mit Gradientbrechungslinsen verringert die Einführung von Differenzen durch GRIN-Lens die Bildqualität erheblich. Um die Wirkung der FHIRM-LF-Sonde unter der GRIN-Linse zu testen, beobachteten die Autoren die Hippocampusneuronen von freien Mäusen mit der GRIN-Linse-Relais-Bildgebung (Abbildung 2). Bei Bildsonden mit einem Sichtfeld von 1.000 × 788 μm2, einer Bildrahmenrate von 9 Hz und 600 × 512 Pixel erreicht das Bildfeld trotz geringer Beeinträchtigung des Sichtfeldbereichs durch die Gradientierungswirkung des GRIN-Objektivs ein effektives Sichtfeld von etwa 900 × 788 μm2. Durch die Bildaufzeichnung der CA1-Subregion auf der Rückseite des Hippocampus einer freibewegenden Maus mit der GRIN-Linse ermöglicht die Bildgebersonde FHIRM-LF eine qualitativ hochwertige Erfassung von insgesamt etwa 400 neuronalen Kalzium-Transitdaten mit einem durchschnittlichen Signal-Rausch-Verhältnis von 9,2 und einem neuronalen Kalzium-Transitsignal-Rausch-Verhältnis von 98% größer als 3.
Abbildung 2: Relais-Bildgebung von CA1 auf der Rückseite eines freien Maus-Hippocampus mit einer GRIN-Linse mit einem Durchmesser von 1 mm. Mit FHIRM-LF wurde eine 18,3-minütige Aufzeichnung von freien Mäusen aufgenommen, in der 395 aufgezeichnete Neuronen aufgeteilt wurden.Ca2+Spuren und zeigen die transienten Signal-Rausch-Verhältnisse von Kalzium in diesen Neuronen.
Freier Zoom mit einer Tiefe von bis zu 500 μm im Millimeter-Sichtfeld
Das ultradimensionale Miniatur-Doppelfotonmikroskopsystem ist mit dem fortgeschrittenen Axialzoom ETL-Modul ausgestattet. Verwenden Sie das Prinzip der Flüssigkeitslinse, um die gleichzeitige Bildaufzeichnung verschiedener funktioneller Schichten von Neuronen in der Hirnkorteks durch ein miniaturisiertes Doppelfotonmikroskop zu erreichen. In Kombination mit dem abnehmbaren Zoom-ETL-Modul wird der axiale Zoombereich der FHIRM-LF mit großem Sichtfeld auf 500 μm erweitert, um eine Erfassung von 1000 × 788 × 500 μm in der Bildgebung der Hirnkorteks von Mäusen zu ermöglichen3Neuronenbilder mit Volumen (Abbildung 3). Auch mit dem Zoom-ETL-Modul bleibt die Doppelphotonen-Mikrobildgebung mit der Fähigkeit, sich der theoretischen Diffraktionsgrenze zu nähern, um die Bildauflösung konstant zu halten.
Abbildung 3. FHIRM-LF kombiniert mit abnehmbarem Zoom ETL-Modul auf wache Mäuse Kortex 1000 × 788 × 500 μm33D-Bildgebung.