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新型头戴式光声显微镜:分辨率达2.8微米,可长期捕捉小鼠大脑活动

前瞻网    2021-12-11 20:52

 

新型头戴式光声显微镜:分辨率达2.8微米,可长期捕捉小鼠大脑活动_产经_前瞻经济学人

显微镜技术对生物医学研究领域来说非常重要。近日,有研究人员开发了第一台可拆卸的头戴式光声显微镜,可用于对自由移动小鼠的大脑活动进行成像。而且,该设备在成像后可以被移除,因此它可以长期进行研究,这项技术有助于发现治疗神经退行性疾病和其他神经系统疾病的新线索。

研究人员表示,癫痫、阿尔茨海默病和帕金森病都会严重干扰神经血管耦合——即神经活动和随后的脑血流变化之间的联系。而研究中新的探针是研究神经血管耦合的理想选择,因为它有望同时捕捉到神经元和血管网络的动态变化。

新的显微镜探针仅重1.8克,以光学分辨率光声显微镜(ORPAM)为基础,可以捕捉大脑的解剖和功能动态,而且并不需要使用荧光标记或标签。ORPAM探针可以以毛细血管级别的分辨率,捕捉大脑血管网络和大脑皮层的大部分血液动力学,而不需要借助任何荧光标签。

为了制造更小的探针,研究人员使用光学模拟计算来仔细优化显微镜的整个光路。他们还选择了高性能的微型部件,包括非球面透镜、微电子机械系统(MEMS)扫描仪和定制的微型压电超声波探测器。

由此产生的探针重量不到一只成年小鼠体重的10%,分辨率为2.8微米,并能在3×3平方毫米的大视场内成像。为了使其可拆卸,研究人员加入了三对磁铁,将成像探针与连接到小鼠头骨上的轻型安装底座连接起来。探针可以在成像后直接取下,然后再重新安装,这样就可以对自由移动的动物进行反复、长期的监测。

研究人员评估了探针在模拟软组织合成材料上的性能后,研究人员用它对小鼠大脑皮层的血管网络进行了40分钟的成像,另外还进行了持续七天的长期监测实验。这些试验的结果表明,该探针可以在自由移动的小鼠中提供稳定和高质量的ORPAM图像。

研究人员还表示,在未来打算开发一种具有毛细血管水平分辨率、视频速率成像速度和足以捕捉整个小鼠大脑皮层视野的探针。另外,研究者还希望提高探针的性能,以便能够了解更多关于大脑活动以及它与疾病和健康的关系。

题为Detachable head-mounted photoacoustic microscope in freely moving mice的相关研究论文发表在《光学快报》(Optics Letters)上。

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责任编辑: 3976DBC

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