上海在體實(shí)時(shí)單光纖成像技術(shù)

在體光纖成像記錄在自由活動(dòng)動(dòng)物的深部腦區(qū)實(shí)現(xiàn)光信號(hào)記錄和神經(jīng)細(xì)胞活性調(diào)控；高質(zhì)量，亞細(xì)胞分辨率的成像；多波長(zhǎng)成像，實(shí)現(xiàn)較多的鈣離子成像（GCaMP or RCaMP），和光遺傳實(shí)驗(yàn)，特定目標(biāo)光刺激；在體光纖成像系統(tǒng)是模塊化設(shè)計(jì)，使用者擁有很高的靈活性，可以隨時(shí)根據(jù)研究需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，比如調(diào)整光源，波長(zhǎng)，濾光片，相機(jī)等。在深部腦區(qū)選定的特定神經(jīng)細(xì)胞或部分獲得連續(xù)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)流，然后對(duì)單細(xì)胞提取密度軌跡。鈣離子成像軌跡也可以被同步，與其他行為學(xué)實(shí)驗(yàn)（攝像拍攝，獎(jiǎng)勵(lì)設(shè)備等）同步時(shí)間標(biāo)記。用成熟的在體光纖成像記錄進(jìn)行體外檢測(cè)。上海在體實(shí)時(shí)單光纖成像技術(shù)

在體光纖成像記錄系統(tǒng)在成像速度和分辨率方面還存很多不足。在成像系統(tǒng)的傳輸矩陣測(cè)試階段，必須采用SLM 實(shí)現(xiàn)相位調(diào)制，而SLM 器件的響應(yīng)速度比較低，幀率只能達(dá)到幾百赫茲，一些特殊的器件可以達(dá)到20 kHz，但對(duì)于像素為100pixel×100pixel的成像區(qū)域進(jìn)行逐點(diǎn)成像，成像速率只能達(dá)到2 frame/s，在實(shí)際應(yīng)用中有很大的局限性。SLM 器件的光效率較低，體積較大，不利于系統(tǒng)集成和結(jié)構(gòu)微型化。單光纖成像系統(tǒng)需要預(yù)先測(cè)定光纖的傳輸特性(即光纖傳輸矩陣)，而傳輸矩陣會(huì)受光纖形態(tài)(如彎曲、壓力和溫度)的影響。如果光纖在使用過(guò)程中受到外界的擾動(dòng)，那么傳輸矩陣會(huì)發(fā)生變化，對(duì)成像產(chǎn)生較大影響。上海在體實(shí)時(shí)單光纖成像技術(shù)在體光纖成像記錄探測(cè)從小動(dòng)物體內(nèi)系統(tǒng)。

在體光纖成像記錄的應(yīng)用，揭示機(jī)體的生理病理改變過(guò)程，目前, 在體生物光學(xué)成像技術(shù)己成功應(yīng)用于 干細(xì)胞移植、 壞掉的免疫、 毒血癥、 風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、 皮炎等發(fā)病機(jī)制的研究中, 可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)生物機(jī)體的生理、病理改變過(guò)程, 具有重要的臨床意義。藥物的篩選和評(píng)價(jià)的應(yīng)用目前 , 轉(zhuǎn)基因動(dòng)物模型己大量應(yīng)用于病理研究、藥物研發(fā)、 藥物篩選和藥物評(píng)價(jià)等領(lǐng)域。通過(guò)體外基因轉(zhuǎn)染或直接注射等手段, 將熒光素酶或綠色熒光蛋 自等報(bào)告基因標(biāo)記在生物體內(nèi)的任何細(xì)胞， 如：壞掉的細(xì)胞、 造血細(xì)胞等上, 采用在體生物光學(xué)成像技術(shù)對(duì)其示蹤, 了解細(xì)胞在生物體內(nèi)的轉(zhuǎn)移規(guī)律,不單能夠檢測(cè)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物體 內(nèi)的基因表達(dá)或 內(nèi)源性基因的活性和功能, 而且能夠?qū)λ幬锖Y選及療效進(jìn)行評(píng)價(jià)。

在體光纖成像記錄相干斷層掃描的局限性是單能掃描生物組織表面下1-2毫米的深度。這是由于深度越大，光線無(wú)散射的射出表面的比例就越小，以至于無(wú)法檢測(cè)到。但是在檢測(cè)過(guò)程中不需要樣品制備過(guò)程，成像過(guò)程也不需要接觸被成像的組織。更重要的是，設(shè)備產(chǎn)生的激光是對(duì)人眼安全的近紅外線，因此幾乎不會(huì)對(duì)組織造成傷害。使用光學(xué)反向散射或后向反射的測(cè)量成像組織的內(nèi)部橫截面微結(jié)構(gòu)，像在體外在人的視網(wǎng)膜上，并在一個(gè)其他的病因斑塊在透明，弱散射介質(zhì)和不透明的。醫(yī)生可以在體光纖成像記錄直觀地進(jìn)行診斷和分析。

在體光纖成像記錄是基于多模光纖的微弱熒光信號(hào)檢測(cè)和記錄系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定的激發(fā)熒光，并檢測(cè)熒光信號(hào)的微弱變化。用于在體記錄動(dòng)物群體神經(jīng)元活動(dòng)鈣信號(hào)的動(dòng)態(tài)變化，在腦功能研究中具有較多的用途，其具體特點(diǎn)和應(yīng)用如下：1、儀器高度集成化，只需一臺(tái)儀器，配合光纖記錄系統(tǒng)電腦端軟件則可以進(jìn)行實(shí)時(shí)的記錄及數(shù)據(jù)分析，實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)單便捷，實(shí)驗(yàn)前無(wú)需調(diào)試設(shè)備；2、儀器穩(wěn)定性及可移動(dòng)性強(qiáng)，較高有4通道版本，可同時(shí)記錄4只動(dòng)物或一只動(dòng)物4個(gè)位點(diǎn)。較高采樣率達(dá)20000 HZ，信噪比高。3、所有傳輸光路通過(guò)光纖耦合，具有很強(qiáng)的抗干擾能力，同時(shí)不受外界光纖干擾。在體光纖成像記錄使用者擁有很高的靈活性。上海鈣熒光指示蛋白病毒光纖成像記錄技術(shù)服務(wù)公司

在體光纖成像記錄釋放的光子可被跟閃爍晶體相連的光電倍增管檢測(cè)到。上海在體實(shí)時(shí)單光纖成像技術(shù)

在體光纖成像記錄能夠同時(shí)測(cè)量多個(gè)光纖源的光偏振態(tài)，開啟了在許多應(yīng)用中通過(guò)控制偏振態(tài)創(chuàng)造的反饋回路的可能性。例如，高功率的激光放大器和那些依賴于融合多個(gè)相同性質(zhì)激光束產(chǎn)生高密度局部化光束的無(wú)透鏡成像。偏振是實(shí)現(xiàn)高的度激光束控制的關(guān)鍵特性之一。此外，在光學(xué)成像的應(yīng)用中，基于多芯光纖的內(nèi)窺鏡在使用中必須彎曲和移動(dòng)。對(duì)每個(gè)光纖的光偏振態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)將使科學(xué)家能夠控制并精確光纖激光束，以實(shí)現(xiàn)高分辨率圖像。在這項(xiàng)研究中，研究人員將這兩種技術(shù)應(yīng)用于兩種類型的多芯光纖：保偏多芯光纖和由475個(gè)光纖芯組成的傳統(tǒng)光纖束。上海在體實(shí)時(shí)單光纖成像技術(shù)