头戴显微镜深入了老鼠的大脑

研究人员已经开发出一种微型显微镜,是专为高分辨率的3 d图像内活老鼠的大脑。通过成像深入大脑比以前可能是通过微型宽视野显微镜,新的轻量级显微镜可以帮助科学家更好地理解脑细胞和电路是如何运作的。

“我们的进一步发展显微镜能够形象吗神经活动随着时间的推移,当一种动物在自然环境中或执行不同的任务,”主要作者Omkar说Supekar博尔德的科罗拉多大学的。“我们表明,它可用于研究细胞发挥重要作用在神经系统疾病如多发性硬化”。

在《生物医学光学表达,研究人员描述他们的新SIMscope3D图像组织发出荧光或荧光标记后的样品暴露于某些波长的光。新设备是第一个微型显微镜使用结构化照明删除失焦和散射光,使成像在固定深达260微米大脑组织LED光源。

“开发新的治疗神经系统疾病需要理解大脑在细胞和电路级,”说的研究团队负责人艾米丽·吉布森安舒茨医学科罗拉多大学的校园。“新光学成像tools-particularly那些可以像显微镜图像深入脑组织对实现这一目标我们的团队开发的重要。”

看到更深层次的

头安装显微镜用于小型啮齿动物的大脑图像通过植入他们的头骨透明窗口。研究人员之前已经开发出了戴宽视野荧光显微镜,但是光在组织防止大脑成像深入。微型双光子显微镜可以克服这个缺点通过消除光失焦焦平面——过程称为光学sectioning-but通常需要昂贵的脉冲激光器和复杂机械扫描组件。

设计新的显微镜,安德鲁补充免疫活动,肖恩·汉森加布里埃尔·马丁内斯和艾米丽的吉布森安舒茨医学生物工程在科罗拉多大学校园;道格拉斯的牧羊人在亚利桑那州立大学物理系;Omkar Supekar与朱丽叶Gopinath的电气、计算机和能源工程,和维克多明亮的科罗拉多大学博尔德分校机械工程系的合作与神经科学家格雷厄姆•皮特迭戈雷斯特雷波和伊桑·休斯的细胞和发育生物学和小彭和Cristin之声从生理学和生物物理学系安舒茨医学科罗拉多大学校园为研究大脑优化它。

容积成像是通过使用一个成像纤维提供空间的微型显微镜物镜的光。这个过程也将失焦的光,使光学切片与双光子的方法来完成但没有复杂的组件或昂贵的激光。

显微镜包括一个紧凑的可调电润湿的镜头,让大脑结构的三维可视化改变显微镜的震源深度不需要任何移动部件。研究人员还集成CMOS相机直接进入显微镜。这使得高横向分辨率成像,同时避免工件可能诱导如果图像经过纤维束。使用LED光源,新的显微镜可以产生鲜明的对比,即使成像深入高度分散的组织。

捕捉胶质细胞

研究人员展示了他们的新系统成像少突胶质细胞和小胶质细胞标记荧光蛋白在老鼠清醒但放置在一个设备,保持头部固定。在患有多发性硬化症,oligodendrocytes-which周围形成一层绝缘材料,轴突是毁灭。这将导致大脑的连接慢下来,导致视力障碍,运动技能和其他问题。

“我们使用微型显微镜记录一个时间序列神经胶质细胞动力学的清醒小鼠大脑中的深度可达120微米,“Supekar说。“科学家们不完全理解这些细胞是如何工作或修复过程。我们的显微镜打开的可能性,长期研究这些细胞迁移和如何修复。”

研究人员目前正在努力提高显微镜的采集速度和重量。随着小升级,显微镜能够更快的动态形象,如神经元电活动,而鼠标执行不同的任务。研究人员说,因为显微镜不需要昂贵的组件可以很容易发展成为一个商业系统用于神经科学实验室。