德国,JENA,2018年11月29日 - 莱布尼茨光子技术研究所的科学家利用像人发一样薄的多模光纤,以高分辨率观察了活体小鼠深部脑区内的神经元结构。研究人员利用全息方法控制光线,设计出足够紧凑的荧光成像系统,以适应光纤的尖端。与基于渐变折射率镜片或纤维束的内窥镜相比,超微距离微创探头具有更小的占地面积和更高的分辨率。 

根据研究人员的说法,这种新探头能够以3.5帧/秒的成像速度获得具有微米级空间分辨率的7千像素图像。这些结果可以为活组织中亚细胞结构的荧光成像提供足够的空间和时间分辨率。

研究人员使用该探针获取活体小鼠视皮层和海马中脑细胞和神经元过程的图像。它们实现了接近1微米的空间分辨率,对纤维穿透区域周围的组织的损伤最小。探头坚固的设计允许连续成像几个小时。 

据该团队称,对大脑内这些区域的详细观察对于研究感官知觉和严重神经元疾病至关重要。该团队表示,目前的调查方法是高度侵入性的,并且阻止科学家在大脑深处的工作中观察神经网络,而不会破坏大量的周围组织。传统的内窥镜由数百根光纤组成,使得它们太大而无法穿透这些敏感的大脑区域。深度神经元结构太小,无法使用非侵入性方法(如MRI)进行成像。

“这种微创方法将使神经科学家能够研究行为动物大脑深层结构中神经元的功能,”爱丁堡大学的项目合作伙伴Nathalie Rochefort说。“在不干扰神经元回路的情况下,有可能在动物探索环境或学习新任务时揭示这些神经元回路的活动。”

使用新探针可以使科学家更好地理解这些功能隐藏的大脑隔室,如记忆的形成,以及相关的功能障碍,包括阿尔茨海默病。

新探针还可以为现代显微镜的众多技术的体内实施铺平道路,包括多光子,超分辨率和光片方法。研究人员表示,未来的进步将依赖于直接针对全息内窥镜检查而优化的新型纤维的开发。研究小组打算在其工作的基础上,通过单纤维内窥镜研究先进的显微镜技术。