迫切需要使神經(jīng)科學(xué)家能夠記錄和量化活腦內(nèi)功能活動(dòng)的工具。傳統(tǒng)上，研究人員使用諸如功能磁共振成像之類的技術(shù)，但是這種方法無法以高空間分辨率或在運(yùn)動(dòng)的對象中記錄神經(jīng)活動(dòng)。近年來，一種稱為光遺傳學(xué)的技術(shù)在以單個(gè)神經(jīng)元分辨率實(shí)時(shí)記錄動(dòng)物的神經(jīng)活動(dòng)方面顯示出了相當(dāng)大的成功。光遺傳學(xué)工具使用光來控制神經(jīng)元并在經(jīng)過基因修飾的組織中記錄信號，以表達(dá)光敏和熒光蛋白。然而，用于對來自大腦的光信號進(jìn)行成像的現(xiàn)有技術(shù)在尺寸，成像速度或?qū)Ρ榷确矫娲嬖谌毕?，這限制了它們在實(shí)驗(yàn)神經(jīng)科學(xué)中的應(yīng)用。
稱為光片熒光成像的技術(shù)顯示出有望以高速和對比度對3D大腦活動(dòng)進(jìn)行成像(克服了其他成像技術(shù)的多重局限性)。在這種技術(shù)中，一束薄薄的激光(光片)穿過感興趣的大腦組織區(qū)域，大腦組織內(nèi)的熒光活動(dòng)報(bào)告分子通過發(fā)出顯微鏡可以檢測到的熒光信號做出響應(yīng)。掃描組織中的光片可以對大腦活動(dòng)進(jìn)行高速，高對比度的體積成像。
當(dāng)前，由于必需設(shè)備的尺寸，很難對非透明生物(如小鼠)使用光片熒光腦成像。為了使對非透明動(dòng)物的實(shí)驗(yàn)以及將來自由移動(dòng)的動(dòng)物的可行性成為可能，研究人員首先需要使許多組件小型化。
小型化的關(guān)鍵組件是光片生成器本身，該光片生成器需要插入大腦，因此必須盡可能小，以免移位過多的腦組織。在Neurophotonics上發(fā)表的一項(xiàng)新研究中，來自加州理工學(xué)院，多倫多大學(xué)(加拿大)，大學(xué)健康網(wǎng)(加拿大)，馬克斯·普朗克微結(jié)構(gòu)物理研究所(德國)和高級研究人員的國際研究人員團(tuán)隊(duì)Micro Foundry(新加坡)開發(fā)了一種微型光片發(fā)生器或光子神經(jīng)探針，可以將其植入活體動(dòng)物的大腦中。
研究人員使用納米光子技術(shù)創(chuàng)建了基于硅的超薄光子神經(jīng)探針，該探針在自由空間中300微米的傳播距離上發(fā)射出厚度小于16微米的可尋址薄片。當(dāng)對經(jīng)過基因工程改造以在大腦中表達(dá)熒光蛋白的小鼠的腦組織進(jìn)行測試時(shí)，這些探針可使研究人員對240μm×490μm的區(qū)域成像。而且，圖像對比度的水平優(yōu)于稱為落射熒光顯微鏡的替代成像方法的水平。
該研究的主要作者韋斯利·薩赫爾(Wesley Sacher)在描述其團(tuán)隊(duì)工作的意義時(shí)說：“這種用于在大腦內(nèi)產(chǎn)生光片的新型植入式光子神經(jīng)探針技術(shù)，克服了許多限制，這些限制限制了光片熒光成像在腦內(nèi)的使用。實(shí)驗(yàn)性神經(jīng)科學(xué)。我們預(yù)計(jì)，這項(xiàng)技術(shù)將帶來用于自由運(yùn)動(dòng)動(dòng)物的深部腦成像和行為實(shí)驗(yàn)的光片顯微鏡新變種。”
標(biāo)簽： 大腦活動(dòng)
免責(zé)聲明：本文由用戶上傳，如有侵權(quán)請聯(lián)系刪除！