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神經(jīng)科學(xué)研究技術(shù)突破新光場(chǎng)顯微鏡成功研發(fā)

2020-08-14 12:34:21來(lái)源：化工儀器網(wǎng)關(guān)鍵詞：顯微鏡閱讀量：4009

導(dǎo)讀：雖然共聚焦顯微鏡和雙光子顯微鏡等能運(yùn)用于活體腦成像的點(diǎn)掃描，但其時(shí)間分辨率較低，難以研究大范圍腦區(qū)中神經(jīng)元的快速變化。為了改變這一情形，科研人員一直致力于開(kāi)發(fā)更快的成像方法，近日，神經(jīng)科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員王凱研究組研發(fā)了新型的擴(kuò)增視場(chǎng)光場(chǎng)顯微鏡以解決生物成像上的限制問(wèn)題。

　　【儀器網(wǎng) 生物醫(yī)藥】在很多年之前，人們只能用肉眼或者是放大鏡觀察世界，自顯微鏡研發(fā)成功并投入使用后，可謂是開(kāi)創(chuàng)了人類眼睛視力的新紀(jì)元，將一個(gè)全新的世界展現(xiàn)在了人類的視野里。在顯微鏡的幫助下，人們也順利觀察到了與以往不同的微觀領(lǐng)域。

　　顯微鏡不僅在微生物學(xué)貢獻(xiàn)了巨大的力量，在材料、教育、醫(yī)療、生物制藥、農(nóng)業(yè)、環(huán)境保護(hù)、國(guó)防科技、化學(xué)、物理學(xué)、生物學(xué)等領(lǐng)域中也發(fā)揮著積極的作用，與此同時(shí)，各類科學(xué)研究的進(jìn)步和發(fā)展也使得其對(duì)顯微鏡的精密程度和技術(shù)要求增高，而這也倒逼了顯微鏡技術(shù)的大幅進(jìn)步，且目前依舊有很多專家學(xué)者在研發(fā)新型顯微技術(shù)和儀器設(shè)備。

　　近段時(shí)間，人們?cè)陲@微鏡領(lǐng)域有了新的突破和進(jìn)步：霍華德-休斯醫(yī)學(xué)研究所成功研發(fā)了一種全新的細(xì)胞可視化技術(shù)——DNA顯微鏡，該技術(shù)能利用化學(xué)手段獲取細(xì)胞內(nèi)部信息，繪制的圖像也能反映出細(xì)胞內(nèi)生物分子的基因序列和相對(duì)位置兩方面的情況；我國(guó)一研究員的研發(fā)團(tuán)隊(duì)研制出了分子尺度分辨率干涉定位顯微鏡，其為進(jìn)一步解析精細(xì)亞細(xì)胞的組分和生物大分子的納米結(jié)構(gòu)提供了有力工具；超快掃描隧道顯微鏡的研發(fā)也幫助了研究人員對(duì)單個(gè)極化子的非平衡動(dòng)力學(xué)過(guò)程的深入研究注入了動(dòng)力、提供了幫助，同時(shí)也為納米光催化材料的缺陷工程提供了全新的思路。

　　顯微鏡的研發(fā)還在繼續(xù)，各領(lǐng)域?qū)τ陲@微技術(shù)的要求也在提高。以神經(jīng)科學(xué)為例，雖然共聚焦顯微鏡和雙光子顯微鏡等能運(yùn)用于活體腦成像的點(diǎn)掃描，但其時(shí)間分辨率較低，難以研究大范圍腦區(qū)中神經(jīng)元的快速變化。為了改變這一情形，科研人員一直致力于開(kāi)發(fā)更快的成像方法，近日，神經(jīng)科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員王凱研究組研發(fā)了新型的擴(kuò)增視場(chǎng)光場(chǎng)顯微鏡以解決生物成像上的限制問(wèn)題。

　　通過(guò)對(duì)包埋的活體斑馬魚(yú)幼魚(yú)進(jìn)行全腦鈣成像以及不同動(dòng)物樣品上進(jìn)行測(cè)試后，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)該技術(shù)的圖像分辨率和信號(hào)噪聲比提高，能有效檢測(cè)到更多較弱的鈣活動(dòng)，也能對(duì)動(dòng)物進(jìn)行全腦鈣成像，甚至可以識(shí)別出斑馬魚(yú)幼魚(yú)在捕食草履蟲(chóng)過(guò)程中單個(gè)神經(jīng)元的鈣離子活動(dòng)的變化。不僅如此，研究團(tuán)隊(duì)在自由行為的斑馬魚(yú)幼魚(yú)和小鼠大腦上還證明了共聚焦光場(chǎng)顯微鏡有更高的分辨率和靈敏度，而這不僅能為研究大范圍神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和血管網(wǎng)絡(luò)的功能提供新的工具，同時(shí)也可以根據(jù)所需成像的樣品種類靈活調(diào)整分辨率、成像范圍和速度，應(yīng)用在其他厚組織的快速動(dòng)態(tài)成像中。

　　8月10日23點(diǎn)，該項(xiàng)研究的論文——《共聚焦光場(chǎng)顯微鏡對(duì)小鼠和斑馬魚(yú)大腦快速體成像》也發(fā)表在Nature Biotechnology上。

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