近日，中國科學技術(shù)大學、中國科學院深圳先進技術(shù)研究院腦疾病與腦認知研究所/深港腦科學創(chuàng)新研究院畢國強課題組和深圳理工大學（籌）周鵬程課題組合作，開發(fā)了目前世界上最輕的僅0.43克重的超緊湊頭戴式熒光顯微鏡TINIscope，並在自由活動的小鼠身上實現(xiàn)了對4個海馬亞區(qū)神經(jīng)元鈣活動的同步成像。
該顯微鏡為神經(jīng)科學家提供了一種重要的新型研究手段，可以用於探索動物在感知、認知和行為等方面神經(jīng)元級別的跨腦區(qū)協(xié)調(diào)作用。相關(guān)研究近日發(fā)表於《國家科學評論》。
論文截圖
傳統(tǒng)的頭戴式設備重量大約為2克，在小鼠等小動物頭上植入4個設備會因為較大負重而影響其正常自由活動。在該研究中，研究人員採用具備串行輸出功能且尺寸更小的圖像傳感器（CMOS）晶片，取消了序列化器晶片的使用，最大程度地減少了頭戴部分的額外電路功能，並解決了信號傳輸方面的問題。
在光路方面，頭戴式設備的熒光激發(fā)光路（LED側(cè)）和採集光路（CMOS側(cè)）通常為垂直排列，傳統(tǒng)設備中尺寸較大的CMOS側(cè)位於豎直方向，但小鼠頭部空間有限，無法同時放置4個設備。研究人員改變了TINIscope的光路設計，使其更易在頭部排布。此外，TINIscope在安裝時更易調(diào)節(jié)角度，可實現(xiàn)最小間距為1.2毫米的兩個腦區(qū)的同步成像，基本上實現(xiàn)了任意4個目標腦區(qū)的同步記錄。研究人員還開發(fā)了換向裝置和完整實驗採集系統(tǒng)，解決了動物在自由活動時的電纜纏繞的問題。
此外，研究人員對小鼠4個海馬亞區(qū)的神經(jīng)元進行鈣濃度指示蛋白標記，並利用TINIscope進行4腦區(qū)同步成像，驗證了設備採集的數(shù)據(jù)的可靠性。通過定量行為分析，佩戴4個設備並沒有對小鼠的自由活動產(chǎn)生明顯影響。研究人員分別在T迷宮和曠場環(huán)境中記錄了小鼠4個海馬亞區(qū)的神經(jīng)元活動，發(fā)現(xiàn)約25%的神經(jīng)元亞群具有空間調(diào)製特性。（記者林麗青）
頂圖：實驗小鼠佩戴四個TINIscope顯微鏡實物圖
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