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。在體光纖成像記錄利用生物發(fā)光技術(shù)進(jìn)行動(dòng)物體內(nèi)檢測(cè)。南京腦立體定位神經(jīng)元活動(dòng)記錄技術(shù)原理

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。武漢神經(jīng)生物學(xué)光纖成像記錄方案在體光纖成像記錄和散射介質(zhì)成像的機(jī)理既有關(guān)聯(lián)。

在體光纖成像記錄分辨率和對(duì)比度是成像質(zhì)量的重要組成部分，分辨率指成像系統(tǒng)所能重現(xiàn)的被測(cè)物體細(xì)節(jié)的數(shù)量，對(duì)比度則是成像系統(tǒng)所產(chǎn)生的被測(cè)物體與其背景之間的灰度差別。攝像頭、鏡頭和燈光是決定分辨率和對(duì)比度的重要因素。成像系統(tǒng)所需較小像素分辨率可由下式計(jì)算：較小分辨率=(物件較長(zhǎng)端長(zhǎng)度/較小特征尺寸)×2以條形碼為例，假如較長(zhǎng)端長(zhǎng)度為60mm，較小特征尺寸是0.2mm，那么根據(jù)上式可算出其較小分辨率應(yīng)該是(60/0.2)×2=600鏡頭焦距是分辨率另一種表現(xiàn)形式。

在體光纖成像記錄的目的是實(shí)時(shí)檢測(cè)細(xì)胞的活性變化。基于鈣離子濃度變化的熒光成像技術(shù)被較多用來(lái)記錄神經(jīng)元活性。在體光纖記錄方法與傳統(tǒng)的在體電生理記錄方法有著不同的特點(diǎn)，光纖記錄因其穩(wěn)定、方便、易上手而應(yīng)用較多。首先，將熒光蛋白表達(dá)在特定類(lèi)型的神經(jīng)元中，光纖記錄可以實(shí)現(xiàn)細(xì)胞類(lèi)型特異性的活性檢測(cè)，而用電生理記錄的方法記錄特定類(lèi)型的神經(jīng)元的活性比較困難。其次，電生理記錄容易受到環(huán)境中的電信號(hào)以及動(dòng)物的行為動(dòng)作影響，而光纖記錄相對(duì)來(lái)說(shuō)有著較強(qiáng)的抗干擾性能。然后，光纖記錄相對(duì)穩(wěn)定，可以很容易實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)程的活性檢測(cè)，例如動(dòng)物的整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程，而利用電生理記錄實(shí)現(xiàn)起來(lái)則相對(duì)困難。較后，光纖記錄用神經(jīng)元群體的熒光強(qiáng)度變化來(lái)表征神經(jīng)元整體的活性變化，不能反映單個(gè)神經(jīng)元的活性，而電生理記錄則能夠檢測(cè)到單個(gè)神經(jīng)元的活性，具有更高的空間分辨率。在體光纖成像記錄需要許多數(shù)據(jù)點(diǎn)。

在體光纖成像記錄成像系統(tǒng)是典型的在體熒光成像系統(tǒng), 主要 CCD 相機(jī)、 成像暗箱、 激光器、 激發(fā)和發(fā)射 濾光片、 恒溫臺(tái)、 氣體麻醉系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集的計(jì)算機(jī)、 數(shù)據(jù)處理軟件等組成。將小動(dòng)物放置到成像暗箱中, 利用高性能的制冷對(duì)活的物體小動(dòng)物某個(gè)特定位置的發(fā)光進(jìn)行投影成像, 探測(cè)從小動(dòng)物體內(nèi)系統(tǒng)發(fā)射出的低水平熒光信號(hào), 然后將得到的投影圖像與小動(dòng)物的普通圖像進(jìn)行疊加, 從而實(shí)現(xiàn)對(duì)小動(dòng)物某個(gè)特定位置 的生物熒光進(jìn)行量化, 井且可以重復(fù)進(jìn)行。在體光纖成像記錄用于對(duì)細(xì)胞內(nèi)部的各個(gè)細(xì)胞器進(jìn)行染色。武漢神經(jīng)元光纖成像記錄技術(shù)方案

生物成像技術(shù)在臨床醫(yī)學(xué)診斷中的應(yīng)用也越來(lái)越受到重視。南京腦立體定位神經(jīng)元活動(dòng)記錄技術(shù)原理

在體光纖成像記錄納米級(jí)成像受到所用光的波長(zhǎng)的限制。有多種方法可以克服這一衍射極限，但它們通常需要大型顯微鏡和困難的加工程序。”這些系統(tǒng)不適用于在生物組織的深層或其他難以到達(dá)的地方成像。在傳統(tǒng)的顯微鏡檢查中，通常會(huì)逐點(diǎn)照射樣品以產(chǎn)生整個(gè)樣品的圖像。這需要大量時(shí)間，因?yàn)楦叻直媛蕡D像需要許多數(shù)據(jù)點(diǎn)。壓縮成像要快得多，但是我們也證明了它能夠分辨比傳統(tǒng)衍射極限成像所能分辨的小兩倍以上的細(xì)節(jié)。開(kāi)發(fā)考慮了微創(chuàng)生物成像。但這對(duì)于納米光刻技術(shù)中的傳感應(yīng)用也非常具有前途，因?yàn)樗恍枰獰晒鈽?biāo)記，而熒光標(biāo)記是其他超分辨率成像方法所必需的。南京腦立體定位神經(jīng)元活動(dòng)記錄技術(shù)原理