1990年初,當(dāng)WinfriedDenk剛從康奈爾大學(xué)博士畢業(yè)準備前往瑞士讀博后時,他看了一本關(guān)于激光掃描顯微鏡的書,從中了解到非線性光學(xué)效應(yīng)——強光和物質(zhì)的相互作用。當(dāng)時,Denk有同事研究生物樣品中的鈣離子但苦于沒有強大的紫外激光器和光學(xué)元件,于是他就想到如果使用雙光子吸收就能夠繞開紫外,換言之,與其通過一個紫外光子激發(fā)標(biāo)記的鈣離子,通過兩個雙倍波長的可見光光子也能激發(fā)相同的熒光。有了想法后馬上實驗。借了一套染料飛秒激光器,Denk聯(lián)合他的導(dǎo)師WattWebb及其博士生JamesStrickler只用六個小時就完成了實驗搭建,采集數(shù)據(jù)則用了兩到三天,于是一篇里程碑式的文章就此誕生了。微型雙光子顯微鏡的優(yōu)勢是。激光熒光雙光子顯微鏡供應(yīng)商聯(lián)系方式
宇宙,浩瀚無垠,在數(shù)百億光年可觀測的空間里閃爍著上萬億個星系。人類1400克的大腦,如同一個小小的宇宙,包含了百億級神經(jīng)元和百萬億級的神經(jīng)突觸,其結(jié)構(gòu)和功能上極其復(fù)雜而精密的連接,涌現(xiàn)出意識和思想--大腦小宇宙隱藏著世界上較佳麗較深邃的奧秘。新千年伊始,世界科技強國紛紛啟動有史以來比較大規(guī)模的腦科學(xué)研究計劃,人類探索大腦的波瀾壯闊的歷史畫卷正在展開。工欲善其事,必先利其器。目前,各國腦科學(xué)計劃的一個重要方向就是打造用于全景式解析腦連接圖譜和功能動態(tài)圖譜的研究工具。其中,如何打破尺度壁壘,整合微觀神經(jīng)元和神經(jīng)突觸活動與大腦整體的活動和個體行為信息,是領(lǐng)域內(nèi)亟待解決的一個關(guān)鍵挑戰(zhàn)。激光熒光雙光子顯微鏡供應(yīng)商聯(lián)系方式雙光子顯微鏡的應(yīng)用中,該如何選擇以及更好的使用PMT。
在國家自然科學(xué)基金委國家重大科研儀器研制專項《超高時空分辨微型化雙光子在體顯微成像系統(tǒng)》的支持下,北京大學(xué)分子醫(yī)學(xué)研究所、信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院、動態(tài)成像中心、生命科學(xué)學(xué)院、工學(xué)院聯(lián)合中國人民醫(yī)學(xué)科學(xué)院組成跨學(xué)科團隊,歷經(jīng)三年多的協(xié)同奮戰(zhàn),成功研制新一代高速分辨微型化雙光子熒光顯微鏡,并獲取了小鼠在自由行為過程中大腦神經(jīng)元和神經(jīng)突觸活動清晰、穩(wěn)定的圖像。原始論文于5月29日在線發(fā)表于自然雜志子刊Nature Methods (IF 25.3),相關(guān)技術(shù)文檔同步發(fā)表于Protocol Exchange (DOI: 10.1038/protex.2017.048),并已申請多項。
雙光子之源:飛秒激光:雙光子吸收理論早在1931年就由諾獎得主MariaGoeppertMayer提出,30年后因為有了激光才得到實驗驗證,但是到WinfriedDenk發(fā)明雙光子顯微鏡又用了將近30年。要理解雙光子的技術(shù)挑戰(zhàn)和飛秒激光發(fā)揮的重要作用,首先要了解其中的非線性過程。雙光子吸收相當(dāng)于和頻產(chǎn)生非線性過程,這要求極高的電場強度,而電場取決于聚焦光斑大小和激光脈寬。聚焦光斑越小,脈寬越窄,雙光子吸收效率越高。對于衍射極限顯微鏡,聚焦在樣品上的光斑大小只和物鏡NA和激光波長有關(guān),所以關(guān)鍵變量只剩下激光脈寬。基于以上分析,能夠以高重頻(100MHz)輸出超短脈沖(100fs量級)的飛秒激光器成了雙光子顯微鏡的標(biāo)準激發(fā)光源。這也再次說明雙光子顯微鏡的優(yōu)勢:只有焦平面處才能形成雙光子吸收,而焦平面之外由于光強低無法被激發(fā),所以雙光子成像更清晰。WinfriedDenk初使用的光源是染料飛秒激光器(100fs脈寬、630nm可見光波長)。雖然染料激光器對于實驗室演示尚可,但是使用很不方便所以遠未實現(xiàn)商用。很快雙光子顯微鏡的標(biāo)配光源就變成了飛秒鈦寶石激光器。除了固態(tài)光源優(yōu)勢,鈦寶石激光器還具有較寬的近紅外波長調(diào)諧范圍,而近紅外相比可見光穿透更深,對生物樣品損傷更小。雙光子顯微鏡廠家就找滔博生物。
研究人員通過用不同激光波長并行化激光掃描(wavelengthmultiplexing),增加了相同時間內(nèi)可以成像的體積,并同時保持較高的時間和空間分辨率。通過引入兩種波長不同的鈣信號熒光探針,研究人員將神經(jīng)元群體的活動標(biāo)記為兩個不同顏色,并同時用兩個不同波長的激光激發(fā)探針,實現(xiàn)了兩個顏色的并行化數(shù)據(jù)記錄。為了實現(xiàn)三維空間成像,研究人員還分別在兩個激光光路上配置了快速變焦系統(tǒng),分別為電可調(diào)節(jié)透鏡(electricaltunablelens)和空間光調(diào)制器(spatiallightmodulator)。由此,可以同時以10赫茲的速度記錄500微米500微米的10個平面,覆蓋縱深達600微米,涵蓋了從腦皮層第2層到第5層的結(jié)構(gòu),體積內(nèi)記錄到的神經(jīng)元可以達到2000個以上。雙光子顯微鏡還可以對一些具有雙光子特性的染料細胞進行特定實驗;國外investigator雙光子顯微鏡應(yīng)用是什么
雙光子顯微鏡使用方法是什么?激光熒光雙光子顯微鏡供應(yīng)商聯(lián)系方式
FHIRM-TPM 2.0擴大了微型雙光子顯微鏡的適用性和實用性,使神經(jīng)科學(xué)家能夠更自由地探索更多新的行為范式,包括身體運動、長時程的復(fù)雜過程,如學(xué)習(xí)和記憶,社會互動和恐懼條件反射,甚至是慢性疾病的進展和老化,如神經(jīng)發(fā)生和再生,疾病進展和衰老,以破譯大腦的奧秘。在一批“早鳥項目”中,該系統(tǒng)已被多個研究組應(yīng)用于不同的模式動物和行為范式,如小鼠的社交新穎性識別、斑胸草雀受***調(diào)控后大腦特定神經(jīng)元變化、新型神經(jīng)遞質(zhì)乙酰膽堿探針的傳導(dǎo)適應(yīng)性分析以及獼猴三腦區(qū)成像等多項研究。依托兩代微型化雙光子成像技術(shù),該團隊還在南京市江北新區(qū)建立了規(guī)模化高通量腦功能成像的南京腦觀象臺(Nanjing Brian Observatory),于2020年12月10日舉辦了落成典禮。通過與世界范圍內(nèi)的神經(jīng)科學(xué)家進行廣合作,腦觀象臺現(xiàn)正在服務(wù)三十多個科研項目,成為開展大型腦科學(xué)問題研究的重要科研服務(wù)平臺。激光熒光雙光子顯微鏡供應(yīng)商聯(lián)系方式
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