美國ultima2PPLUS雙光子顯微鏡成像原理是什么

來源: 發(fā)布時(shí)間:2022-10-10

新一代微型化雙光子熒光顯微成像系統(tǒng)的成功研制是國家重大科研儀器研制專項(xiàng)的一個(gè)碩果。它彰顯了北京大學(xué)在生物醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域先期布局的前瞻性,鍛煉了一支以年輕PI和碩博研究生為主體、具有學(xué)科交叉背景和重要技術(shù)創(chuàng)新能力的“中國智造”隊(duì)伍。目前,該研發(fā)團(tuán)隊(duì)正在領(lǐng)銜建設(shè)“多模態(tài)跨尺度生物醫(yī)學(xué)成像”十三五國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施,積極參與即將啟動(dòng)的中國腦科學(xué)計(jì)劃??梢云诖⑿突p光子熒光顯微成像系統(tǒng)將為實(shí)現(xiàn)“分析腦、理解腦、模仿腦”的戰(zhàn)略目標(biāo)發(fā)揮不可或缺的重要作用雙光子顯微鏡可以精確穿透較厚標(biāo)本進(jìn)行定點(diǎn)、有生命體的觀察!美國ultima2PPLUS雙光子顯微鏡成像原理是什么

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臨研所、病理科和科研處邀請北京大學(xué)王愛民副教授在2020年12月22日做了題目為“新一代微型雙光子顯微成像系統(tǒng)介紹及其在臨床醫(yī)療診斷”的學(xué)術(shù)報(bào)告。學(xué)術(shù)報(bào)告由臨研所醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)研究平臺(tái)潘琳老師主持。王愛民,北京大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院副教授,畢業(yè)于北京大學(xué)物理系,獲學(xué)士、碩士學(xué)位,后于英國巴斯大學(xué)物理系獲博士學(xué)位。該研究組研發(fā)的微型雙光子顯微鏡,第1次在國際上獲得了小鼠大腦神經(jīng)元和神經(jīng)突觸清晰穩(wěn)定的動(dòng)態(tài)信號,該成果獲得了2017年度“中國光學(xué)進(jìn)展”和“中國科學(xué)進(jìn)展”,并被Nature Methods評為2018年度“年度方法--無限制行為動(dòng)物成像”。目前,該研究組正在研究新一代雙光子顯微成像技術(shù)在臨床診斷中的應(yīng)用,為未來即時(shí)病理、離體組織檢測、術(shù)中診斷等提供新的影像手段和分析方法。美國bruker雙光子顯微鏡最大分辨率雙光子顯微鏡在各領(lǐng)域研究中已有許多成功實(shí)例;

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在國家自然科學(xué)基金委國家重大科研儀器研制專項(xiàng)《超高時(shí)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(dòng)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(tuán)隊(duì),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(dòng)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(xiàng)。

其實(shí)電子顯微鏡相比于光學(xué)顯微鏡的重要優(yōu)勢或者存在的比較大意義,準(zhǔn)確的來說,不在于放大倍數(shù),而在于超高的分辨率。這兩者是不同的。通俗的來說,就是進(jìn)行觀察的時(shí)候,除了要將物體放大,還需要能將它與相鄰的其他物體分辨開來。如果兩個(gè)相鄰微粒的圖像在光學(xué)顯微鏡下,即使放大到很大,看到的可能卻是兩個(gè)相交的亮斑(艾里斑),而沒有明顯的界限(更不用說細(xì)節(jié)了),這表示是分辨率不夠。拋開分辨率談放大倍數(shù)是沒有意義的。光學(xué)顯微鏡的分辨率極限是阿貝極限,約等于光波波長的一半,通常被說成是光學(xué)顯微鏡放大極限,其實(shí)準(zhǔn)確地來說,應(yīng)該叫做分辨率的極限。而其產(chǎn)生的原因是光的衍射,根本原因是光的波粒二象性。電子衍射實(shí)驗(yàn)證明了電子的波動(dòng)性,于是用電子代替光的電子顯微鏡成為可能。電子顯微鏡也有多種,題主說的是像REM的。電鏡也存在用衍射規(guī)則觀察的,比如低能電子衍射(LEED)和透射電鏡(TEM)。兩者主要用于觀察晶體,根據(jù)其周期性的特點(diǎn)而生成倒易空間里的衍射圖像,借助elward球或者傅里葉變換就可以轉(zhuǎn)換到實(shí)空間,得到真正的晶體表面圖像了。雙光子顯微鏡的探測器,該怎么選用?

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激光共聚掃描顯微鏡脫離了傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡的場光源和局部平面成像模式,采用激光束作光源,激光束經(jīng)照明,經(jīng)由分光鏡反射至物鏡,并聚焦于樣品上,對標(biāo)本焦平面上每一點(diǎn)進(jìn)行掃描。組織樣品中的熒光物質(zhì)受到刺激后發(fā)出的熒光經(jīng)原來入射光路直接反向回到分光鏡,通過探測時(shí)先聚焦,然后被光探頭收集,轉(zhuǎn)化為信號輸送到計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。這個(gè)裝置能讓通過探測的只有焦平面上發(fā)出的熒光,使成像更為清晰準(zhǔn)確,同時(shí)通過改變物鏡的焦距,能對不同焦平面進(jìn)行掃描,通過計(jì)算機(jī)繪出普通顯微鏡無法觀測的三維圖像。而配合了雙光子激發(fā)技術(shù),激光共聚掃描顯微鏡則能更好得發(fā)揮功效。那么,什么是雙光子激發(fā)技術(shù)呢?在高光子密度的情況下,熒光分子可以同時(shí)吸收2個(gè)長波長的光子使電子躍遷到較高能級,經(jīng)過一個(gè)很短的時(shí)間后,電子再躍遷回低能級同時(shí)放出一個(gè)波長為長波長一半的光子(P=h/λ)。利用這個(gè)原理,便誕生了雙光子激發(fā)技術(shù)。雙光子顯微鏡是新型的熒光顯微鏡,其原理大致是這樣的;美國ultima2PPLUS雙光子顯微鏡成像原理是什么

雙光子顯微鏡放大倍數(shù)是多少?美國ultima2PPLUS雙光子顯微鏡成像原理是什么

FHIRM-TPM 2.0擴(kuò)大了微型雙光子顯微鏡的適用性和實(shí)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(yùn)動(dòng)、長時(shí)程的復(fù)雜過程,如學(xué)習(xí)和記憶,社會(huì)互動(dòng)和恐懼條件反射,甚至是慢性疾病的進(jìn)展和老化,如神經(jīng)發(fā)生和再生,疾病進(jìn)展和衰老,以破譯大腦的奧秘。在一批“早鳥項(xiàng)目”中,該系統(tǒng)已被多個(gè)研究組應(yīng)用于不同的模式動(dòng)物和行為范式,如小鼠的社交新穎性識(shí)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(xiàng)研究。依托兩代微型化雙光子成像技術(shù),該團(tuán)隊(duì)還在南京市江北新區(qū)建立了規(guī)?;咄磕X功能成像的南京腦觀象臺(tái)(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(jìn)行廣合作,腦觀象臺(tái)現(xiàn)正在服務(wù)三十多個(gè)科研項(xiàng)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(tái)。美國ultima2PPLUS雙光子顯微鏡成像原理是什么

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