新的显微镜技术提供单神经元水平的见解

根据在洛克菲勒大学开发的科学家所说，一种新颖的显微镜技术整合了新的和现有的方法，以帮助建立更具凝聚力的大脑图像。在上周发表在Cell上的一篇论文中，混合多重雕刻光学显微镜(HyMS)可以快速地在新的深度捕获大量神经组织的细胞活动。

几十年来，脑成像一直受到权衡的困扰。有些技术会产生漂亮的图像，但无法实时记录神经活动。其他人可以跟上大脑的速度，但空间分辨率很差。虽然有成功结合快速性和图像质量的策略，但它们通常只捕获少量细胞。

“这部分是因为管理这些权衡的限制尚未以系统和综合的方式进行探索或推动，”神经技术和生物物理实验室负责人Alipasha Vaziri说。为了结束权衡时代，Vaziri最近努力改进双光子(2p)显微镜，这长期以来一直是探测大脑细胞活动的金标准。然而，2p具有局限性，包括它需要对给定区域进行逐点扫描，这导致成像缓慢。为了解决这个问题，Vaziri和他的同事实施了一种新的策略，允许从多个大脑区域并行记录，同时仔细控制记录的每个点的大小和形状。

传统2p的另一个缺点是它仅测量皮质，忽略了埋藏在器官深处的结构，例如海马体。“神经科学面临的最大挑战之一是开发能够在保持高分辨率的同时测量深部脑区活动的成像技术，”Vaziri说。接受这一挑战，他决定利用更新的技术：三光子(3p)显微镜。虽然2P不会超出小鼠大脑的表面或皮层，但3p会穿透更深的区域。Hyiz，Vaziri的创新，同时应用2P和3P，允许研究人员生成跨越多层脑组织的快速细胞活动的图片。

除了混合激光策略之外，HyMS还整合了该领域最近的其他技术和概念进步--Vaziri说这种协同方法指导了该技术的发展。他说，目标是最大化通过多光子激发显微镜获得的生物信息量，同时最大限度地减少这种方法产生的热量。在测试他们的新系统时，科学家肯定获得了大量信息。

他说，HyMS拥有可用3p技术的最高帧速率，这意味着它可以以创纪录的速度捕捉生物变化。虽然以前的技术仅扫描单个组织平面，但该技术可以从整个组织样本中获取信息，并允许用户一次记录多达12,000个神经元。HyMS的另一个优点是它能够同时测量不同深度脑区的活动。Vaziri说，由于大脑的不同层不断交换信号，因此追踪这些区域之间的相互作用是理解器官功能的关键。