雙光子熒光顯微光學(xué)切片斷層成像方法與系統(tǒng)研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、腦神經(jīng)功能連接的研究已經(jīng)成為當前神經(jīng)科學(xué)研究中的熱點和難點。不論是為了探索大腦的奧秘還是推進對腦疾病的診療,在回路水平甚至全腦水平可視化神經(jīng)功能連接都是至關(guān)重要的。然而,現(xiàn)在的高精度大體積樣本熒光成像工具還很缺乏,還急需快速高精度的大熒光樣品成像方法與系統(tǒng)。
  “工欲善其事,必先利其器”。本文針對現(xiàn)有技術(shù)的不足,建立了一種新型的高精度大體積樣本熒光成像方法。該方法將塑性包埋技術(shù)與雙光子成像技術(shù)與相結(jié)合,經(jīng)過塑性包埋后的樣品具有良

2、好的切削性能,可實現(xiàn)高采樣精度。利用雙光子深度成像的優(yōu)勢,設(shè)計成像焦面為樣品表面下一定深度,顯著降低了成像對切片質(zhì)量的影響;并結(jié)合先成像后切削的方式,保證了數(shù)據(jù)的完整性。
  基于該方法,設(shè)計并建立了雙光子熒光顯微光學(xué)切片斷層成像系統(tǒng)(Two-photon Fluorescence Micro-Optical Sectioning Tomography,2p-fMOST)。完成了系統(tǒng)性能測試,系統(tǒng)的傳輸效率達到16.5%,物鏡后最

3、大功率達到470mW,可滿足絕大多數(shù)雙光子成像研究的需求;光學(xué)分辨率達到0.45μm(橫向)以及1.68μm(縱向),可以實現(xiàn)突起級別的神經(jīng)纖維的成像;成像范圍達到50mm×30mm×20mm,可以實現(xiàn)小鼠全腦成像;0.5μm×0.5μm×2μm體素分辨率情況下,全腦數(shù)據(jù)采集時間小于9天。為了降低系統(tǒng)調(diào)節(jié)的復(fù)雜性以及進一步提高成像的穩(wěn)定性,對系統(tǒng)進行了工程化儀器設(shè)計。
  基于2p-fMOST的成像方法與成像系統(tǒng),以轉(zhuǎn)基因熒光小鼠

4、全腦為樣品測試了大體積熒光樣本的成像效果,獲取了轉(zhuǎn)基因熒光小鼠的高精度熒光全腦神經(jīng)連接數(shù)據(jù)集。數(shù)據(jù)集總共包括6330層光學(xué)斷層切片,數(shù)據(jù)集體素大小為0.5μm×0.5μm×2μm。數(shù)據(jù)采集過程耗時215小時。在該數(shù)據(jù)集中,可清晰分辨樹突棘以及軸突?;?p-fMOST系統(tǒng)所獲取數(shù)據(jù)集的高精度以及完整性特點,通過手動追蹤的方式實現(xiàn)了全腦范圍內(nèi)單個神經(jīng)元長程投射的連續(xù)追蹤,單個神經(jīng)元軸突的投射長度達到12.5 mm?;?p-fMOST系統(tǒng)

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