美國ultima2PPLUS雙光子顯微鏡成像原理是什么

來源: 發(fā)布時間:2022-10-10

新一代微型化雙光子熒光顯微成像系統(tǒng)的成功研制是國家重大科研儀器研制專項的一個碩果。它彰顯了北京大學在生物醫(yī)學成像領域先期布局的前瞻性,鍛煉了一支以年輕PI和碩博研究生為主體、具有學科交叉背景和重要技術創(chuàng)新能力的“中國智造”隊伍。目前,該研發(fā)團隊正在領銜建設“多模態(tài)跨尺度生物醫(yī)學成像”十三五國家重大科技基礎設施,積極參與即將啟動的中國腦科學計劃??梢云诖?,微型化雙光子熒光顯微成像系統(tǒng)將為實現(xiàn)“分析腦、理解腦、模仿腦”的戰(zhàn)略目標發(fā)揮不可或缺的重要作用雙光子顯微鏡可以精確穿透較厚標本進行定點、有生命體的觀察!美國ultima2PPLUS雙光子顯微鏡成像原理是什么

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臨研所、病理科和科研處邀請北京大學王愛民副教授在2020年12月22日做了題目為“新一代微型雙光子顯微成像系統(tǒng)介紹及其在臨床醫(yī)療診斷”的學術報告。學術報告由臨研所醫(yī)學實驗研究平臺潘琳老師主持。王愛民,北京大學信息科學技術學院副教授,畢業(yè)于北京大學物理系,獲學士、碩士學位,后于英國巴斯大學物理系獲博士學位。該研究組研發(fā)的微型雙光子顯微鏡,第1次在國際上獲得了小鼠大腦神經(jīng)元和神經(jīng)突觸清晰穩(wěn)定的動態(tài)信號,該成果獲得了2017年度“中國光學進展”和“中國科學進展”,并被Nature Methods評為2018年度“年度方法--無限制行為動物成像”。目前,該研究組正在研究新一代雙光子顯微成像技術在臨床診斷中的應用,為未來即時病理、離體組織檢測、術中診斷等提供新的影像手段和分析方法。美國bruker雙光子顯微鏡最大分辨率雙光子顯微鏡在各領域研究中已有許多成功實例;

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在國家自然科學基金委國家重大科研儀器研制專項《超高時空分辨微型化雙光子在體顯微成像系統(tǒng)》的支持下,北京大學分子醫(yī)學研究所、信息科學技術學院、動態(tài)成像中心、生命科學學院、工學院聯(lián)合中國人民醫(yī)學科學院組成跨學科團隊,歷經(jīng)三年多的協(xié)同奮戰(zhàn),成功研制新一代高速分辨微型化雙光子熒光顯微鏡,并獲取了小鼠在自由行為過程中大腦神經(jīng)元和神經(jīng)突觸活動清晰、穩(wěn)定的圖像。原始論文于5月29日在線發(fā)表于自然雜志子刊Nature Methods (IF 25.3),相關技術文檔同步發(fā)表于Protocol Exchange (DOI: 10.1038/protex.2017.048),并已申請多項。

其實電子顯微鏡相比于光學顯微鏡的重要優(yōu)勢或者存在的比較大意義,準確的來說,不在于放大倍數(shù),而在于超高的分辨率。這兩者是不同的。通俗的來說,就是進行觀察的時候,除了要將物體放大,還需要能將它與相鄰的其他物體分辨開來。如果兩個相鄰微粒的圖像在光學顯微鏡下,即使放大到很大,看到的可能卻是兩個相交的亮斑(艾里斑),而沒有明顯的界限(更不用說細節(jié)了),這表示是分辨率不夠。拋開分辨率談放大倍數(shù)是沒有意義的。光學顯微鏡的分辨率極限是阿貝極限,約等于光波波長的一半,通常被說成是光學顯微鏡放大極限,其實準確地來說,應該叫做分辨率的極限。而其產(chǎn)生的原因是光的衍射,根本原因是光的波粒二象性。電子衍射實驗證明了電子的波動性,于是用電子代替光的電子顯微鏡成為可能。電子顯微鏡也有多種,題主說的是像REM的。電鏡也存在用衍射規(guī)則觀察的,比如低能電子衍射(LEED)和透射電鏡(TEM)。兩者主要用于觀察晶體,根據(jù)其周期性的特點而生成倒易空間里的衍射圖像,借助elward球或者傅里葉變換就可以轉換到實空間,得到真正的晶體表面圖像了。雙光子顯微鏡的探測器,該怎么選用?

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激光共聚掃描顯微鏡脫離了傳統(tǒng)光學顯微鏡的場光源和局部平面成像模式,采用激光束作光源,激光束經(jīng)照明,經(jīng)由分光鏡反射至物鏡,并聚焦于樣品上,對標本焦平面上每一點進行掃描。組織樣品中的熒光物質受到刺激后發(fā)出的熒光經(jīng)原來入射光路直接反向回到分光鏡,通過探測時先聚焦,然后被光探頭收集,轉化為信號輸送到計算機進行處理。這個裝置能讓通過探測的只有焦平面上發(fā)出的熒光,使成像更為清晰準確,同時通過改變物鏡的焦距,能對不同焦平面進行掃描,通過計算機繪出普通顯微鏡無法觀測的三維圖像。而配合了雙光子激發(fā)技術,激光共聚掃描顯微鏡則能更好得發(fā)揮功效。那么,什么是雙光子激發(fā)技術呢?在高光子密度的情況下,熒光分子可以同時吸收2個長波長的光子使電子躍遷到較高能級,經(jīng)過一個很短的時間后,電子再躍遷回低能級同時放出一個波長為長波長一半的光子(P=h/λ)。利用這個原理,便誕生了雙光子激發(fā)技術。雙光子顯微鏡是新型的熒光顯微鏡,其原理大致是這樣的;美國ultima2PPLUS雙光子顯微鏡成像原理是什么

雙光子顯微鏡放大倍數(shù)是多少?美國ultima2PPLUS雙光子顯微鏡成像原理是什么

FHIRM-TPM 2.0擴大了微型雙光子顯微鏡的適用性和實用性,使神經(jīng)科學家能夠更自由地探索更多新的行為范式,包括身體運動、長時程的復雜過程,如學習和記憶,社會互動和恐懼條件反射,甚至是慢性疾病的進展和老化,如神經(jīng)發(fā)生和再生,疾病進展和衰老,以破譯大腦的奧秘。在一批“早鳥項目”中,該系統(tǒng)已被多個研究組應用于不同的模式動物和行為范式,如小鼠的社交新穎性識別、斑胸草雀受***調控后大腦特定神經(jīng)元變化、新型神經(jīng)遞質乙酰膽堿探針的傳導適應性分析以及獼猴三腦區(qū)成像等多項研究。依托兩代微型化雙光子成像技術,該團隊還在南京市江北新區(qū)建立了規(guī)?;咄磕X功能成像的南京腦觀象臺(Nanjing Brian Observatory),于2020年12月10日舉辦了落成典禮。通過與世界范圍內(nèi)的神經(jīng)科學家進行廣合作,腦觀象臺現(xiàn)正在服務三十多個科研項目,成為開展大型腦科學問題研究的重要科研服務平臺。美國ultima2PPLUS雙光子顯微鏡成像原理是什么

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