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新型顯微鏡同步捕捉清醒小鼠腦內(nèi)神經(jīng)與血管動(dòng)態(tài)
2025年07月29日 14:45:01
來(lái)源：化工儀器網(wǎng) 作者：宋池 點(diǎn)擊量：230
中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院團(tuán)隊(duì)于2025年7月23日在《Science Advances》發(fā)表研究，成功開(kāi)發(fā)新型混合顯微鏡LiTA-HM。該技術(shù)首次在清醒小鼠全腦皮層實(shí)現(xiàn)微米級(jí)分辨率（~6微米）的神經(jīng)活動(dòng)與血管動(dòng)態(tài)同步實(shí)時(shí)成像（視野6mm×5mm，幀率0.8秒）。
中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院團(tuán)隊(duì)成功開(kāi)發(fā)出一種創(chuàng)新顯微鏡技術(shù)，首次在清醒小鼠全腦皮層范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)微米級(jí)分辨率的神經(jīng)元活動(dòng)與血管動(dòng)態(tài)同步觀測(cè)。這項(xiàng)突破性研究成果于2025年7月23日發(fā)表于國(guó)際期刊《科學(xué)進(jìn)展》(Science Advances)，為深入探索大腦工作機(jī)制及腦疾病研究提供了重要工具。
當(dāng)大腦進(jìn)行思考、感知或應(yīng)對(duì)外界變化時(shí)，神經(jīng)元與血管間進(jìn)行著被稱(chēng)為"神經(jīng)血管耦合(NVC)"的精密協(xié)作，神經(jīng)元活動(dòng)增強(qiáng)時(shí)，血管會(huì)及時(shí)調(diào)節(jié)血流與供氧。揭示這一協(xié)作機(jī)制對(duì)理解腦功能與腦疾病至關(guān)重要。然而，現(xiàn)有成像技術(shù)難以在大范圍腦皮層內(nèi)同時(shí)高分辨率捕捉神經(jīng)活動(dòng)與血管動(dòng)態(tài)變化。
研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的"基于線性換能器陣列的混合顯微鏡(LiTA-HM)"創(chuàng)新性地整合了光聲顯微鏡(PAM)與共聚焦熒光顯微鏡(CFM)技術(shù)優(yōu)勢(shì)。該設(shè)備通過(guò)8個(gè)微型換能器陣列實(shí)現(xiàn)了6毫米×5毫米的大范圍皮層成像視野，其中光聲顯微鏡負(fù)責(zé)捕捉血管動(dòng)態(tài)與血氧代謝信息，共聚焦熒光顯微鏡則追蹤神經(jīng)元活動(dòng)。系統(tǒng)空間分辨率達(dá)到約6微米，時(shí)間分辨率達(dá)0.8秒，配合優(yōu)化的多邊形鏡超快掃描技術(shù)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)成像。
在清醒小鼠實(shí)驗(yàn)中，研究人員觀察到在缺氧和麻醉狀態(tài)下，數(shù)千個(gè)神經(jīng)元胞體與血管分支直至毛細(xì)血管水平呈現(xiàn)不同的耦合關(guān)系。在藥物誘導(dǎo)的癲癇模型中，成功捕捉到擴(kuò)散性去極化波發(fā)生時(shí)神經(jīng)血管耦合展現(xiàn)的時(shí)空關(guān)聯(lián)性與功能連接變化。
這項(xiàng)技術(shù)首次在清醒動(dòng)物模型上實(shí)現(xiàn)大范圍大腦皮層內(nèi)神經(jīng)活動(dòng)、微血管動(dòng)態(tài)與血氧代謝的高時(shí)空分辨率同步成像，為解析神經(jīng)血管耦合機(jī)制提供了全新研究手段，有望在腦功能研究及中風(fēng)、癡呆、癲癇等腦疾病機(jī)制探索中發(fā)揮重要作用。
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