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Beijing Chaoweijing Biotechnology Co., Ltd
밀리미터 시야 미형화 쌍광자 현미경 발표
날짜:2025-05-28읽기 :1
2023년 9월 20일, 북경대학 정평화-왕애민팀은 학술지 Optics Express 온라인에"Millimeter field-of-view miniature two-photon microscopy for brain imaging in freely moving mice"라는 제목으로 연구론문을 발표하여 초비경의 최신 천의 밀리미터영상시각초소형화쌍광자현미경설계원리 및 HIR-LF 성능원리를 밝혔다.저배율 마이크로 물경, 큰 시야 스캐너, 작은 MEMS 경사각 등의 특성을 통합한 마이크로화 이중 광자 현미경 프로브는 무게가 2.5g에 불과하고 영상 시야가 1000 × 788μm2에 달해 작은 동물의 자유 행동 패러다임에서 대뇌 뉴런 집단의 동적 기능을 연구하는 데 강력한 관측 도구를 제공한다.베이징대학 미래기술학원 조춘죽 보조연구원은 이 논문의 제1저자, 베이징대학 왕애민, 오윤룡은 논문의 공동 교신저자이다.
논문 온라인 캡처
밀리미터급 시야에서 고품질 데이터는 손쉽게 얻을 수 있다
전형적인 마이크로화 단광자 현미경은 밀리미터급 시야로 유명하지만, 마이크로화 쌍광자 현미경은 영상 해상도, 깊이, 레이어 절단 능력 면에서 더욱 우세하다.초차원경 최신형 밀리미터급 시야 마이크로화 이중 광자 현미경 FHIRM-LF는 양자 우위의 융합을 실현했다.FHIRM-LF는 저배율 대물경, 대시야 스캐닝 렌즈를 설계하고 MEMS 경사각을 줄여 1000×788μm를 구현했다2의 이미징 뷰.이 현미경 프로브를 이용하여 저자는 1000×788μm에 있다2시야에서 쥐의 대뇌피질의 뉴런, 나무돌기, 나무돌기의 고해상도 이미지가 관측되었다 (그림 1).
그림 1. a) FHIRM-LF 프로브 사진;b) 1000×788μm2시야에서 깨어난 쥐의 대뇌피질 GCaMP6s 발현 뉴런 영상도；c) 명석한 Thy1-YFPH 유전자 변형 생쥐의 대뇌 피질 트리 돌기와 트리 돌기 가시 그래프.
GRIN Lens의 대시야 고품질 이미지
그라데이션 굴절률 렌즈인 GRIN Lens를 통해 중계되는 현미경 영상에서 GRIN Lens가 도입한 사진 차는 이미지 품질을 크게 떨어뜨린다.저자는 GRIN Lens에서 FHIRM-LF 프로브의 효과를 테스트하기 위해 GRIN Lens 중계 영상을 통해 자유 운동 쥐 해마 뉴런을 관찰합니다 (그림 2).이미징 프로브 시야가 1000 × 788 μm2, 이미징 프레임 속도가 9 Hz, 600 × 512 픽셀 조건에서 이미징 시야 범위는 GRIN Lens 자체의 그라데이션 작용으로 인해 약간 영향을 받지만 그 유효 시야는 약 900 × 788 μm2에 달한다.GRIN Lens를 통해 자유 운동 생쥐 해마 등쪽 CA1 아구를 영상 기록하여, 이 영상 프로브 FHIRM-LF는 총 약 400개의 뉴런 칼슘 순간 데이터의 고품질 수집을 실현하였는데, 이러한 원시 데이터의 평균 노이즈 비율은 9.2이고, 98% 의 뉴런 칼슘 순간 노이즈 비율은 3보다 크다.
그림 2. 지름이 1mm인 GRIN Lens를 통해 자유롭게 움직이는 생쥐와 해마의 등쪽 CA1을 중계하여 영상화한다.FHIRM-LF를 이용하여 자유 활동 생쥐에 대해 18.3분 연속 영상 기록을 하고, 그림에는 기록된 395개의 뉴런 분할도와Ca는2+흔적, 그리고 이 뉴런 칼슘의 순간적인 신호 소음비를 보여준다.
밀리미터급 시야에서 최대 500 μm의 자유 줌
초차원 경치 마이크로화 이중 광자 현미경 시스템은 첨단 축방향 줌 ETL 모듈을 갖추고 있다.액체렌즈의 원리를 리용하여 미형화쌍광자현미경이 대뇌피질의 부동한 기능층 뉴런에 대한 동시에 영상기록을 실현한다.분해식 줌 ETL 모듈과 결합하여 밀리미터 대시야 프로브 FHIRM-LF 축방향 줌 범위를 500 μm로 확대하여 쥐의 대뇌 피질 영상에서 1000 × 788 × 500 μm를 채집할 수 있다3볼륨의 뉴런 이미지 (그림 3).또한 줌 ETL 모듈을 탑재한 후에도 이중 광자 현미경 영상은 여전히 이론적 회절 한계에 가까운 능력으로 영상 해상도를 일정하게 유지한다.
그림 3. FHIRM-LF와 탈부착 가능한 줌 ETL 모듈을 결합하여 깨어있는 생쥐 가죽 1000 × 788 × 500 μm3의 3D 볼륨 이미지입니다.