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北京大学研制新一代显微镜:可解码大脑

2017-06-04 09:39:00  作者:admin  已浏览

北京大学召开新闻发布会,宣布成功研制新一代微型化双光子荧光显微镜,重量仅2.2克,可佩戴在动物的头部颅窗上,实时记录数十个神经元、上千个神经突触动态信号。其横向分辨率可达到0.65微米,成像质量与商品化大型台式双光子荧光显微镜可相媲美,远优于目前领域内主导的、美国脑科学计划核心团队所研发的微型化宽场显微镜。

什么是微型化双光子荧光显微镜?

成像技术是推动生命科学进步的核心动力。上世纪以来,人类陆续发现了包括X射线、全息照相法、CT、电子显微镜、MRI磁共振成像、超高分辨率显微成像在内的多种成像技术。

而近年来,生命科学研究的发展趋势从分子与细胞的层级上升到离体组织与器官、历经在体麻醉动物细胞显微到现在的清醒动物的分子与细胞动态信号,不断对成像技术提出新的要求,即在清醒活体的状态下还要保证分子水平的分辨率。 

主导本次研发过程的程和平院士团队认为,双光子显微成像会是解决这个挑战的一个重要方面。

据程院士介绍,双光子显微镜其实不是新鲜事物,1930年代,M·Goeppert Mayer就提出了双光子吸收跃迁的基本原理;1960年代,激光器的发明使得双光子效应被验证和应用;1990年,Denk,Webb发明了第一台双光子显微镜,至今已有20多年的历史。

如今,双光子荧光显微镜是活体动物神经成像的经典方法。双光子成像本身具有高分辨率、高通量(高速)、非侵入、成像深度大等特点,与荧光蛋白以及荧光染料等标记物在细胞中的定位与表达技术相结合,能够在生命体和细胞仍具有活性的状态下对其功能进行动态观察,使得人们可以研究处于生理状态时的动物大脑内的神经元活动。


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