國外熒光雙光子顯微鏡掃描深度

2008年錢永健等人由于熒光蛋白（GFP，綠色熒光蛋白）的發(fā)現和使用，獲得了諾貝爾化學獎，是對熒光成像技術的一次巨大肯定和推動。光學成像本身具有高分辨率、高通量、非侵入和非毒性等特點，再與熒光蛋白以及熒光染料等標記物在細胞中的定位與表達技術相結合，使得科學家可以特異性的分辨生物體乃至細胞內部不同結構與成分，并且能夠在生命體和細胞仍具有活性的狀態(tài)下（狀態(tài)）對其功能進行動態(tài)觀察。這就使得熒光成像技術成為了無可替代的，生物學家現今較為重要的技術手段之一。目前，大多數細胞生物學和生理學研究主要還是在離體培養(yǎng)的細胞體系中研究。然而與細胞生物學研究有所不同的是，大腦的功能研究的整體性和原位性顯得更加關鍵：只研究分離的神經元無法解釋神經系統(tǒng)的功能和規(guī)律。由于被觀測的信號會受到樣本組織的散射和吸收，根本無法穿透如此深的組織進行成像。而雙光子顯微鏡（Two-photonMicroscopy，簡稱TPM）的發(fā)明，則為此類研究帶來了希望。雙光子顯微鏡特有的非線性光學特性，再加上其工作波長處在紅外區(qū)域等特點，令其在生物體組織內的穿透深度較大提高，使得雙光子顯微鏡成為神經科學家進行神經成像較理想的工具。雙光子顯微鏡還可以對一些具有特性的染料細胞進行實驗，還有一些短波長可以利用雙光子特性進行特定實驗。國外熒光雙光子顯微鏡掃描深度

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的一個碩果。它彰顯了北京大學在生物醫(yī)學成像領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、具有學科交叉背景和重要技術創(chuàng)新能力的“中國智造”隊伍。目前，該研發(fā)團隊正在領銜建設“多模態(tài)跨尺度生物醫(yī)學成像”十三五國家重大科技基礎設施，積極參與即將啟動的中國腦科學計劃?？梢云诖?，微型化雙光子熒光顯微成像系統(tǒng)將為實現“分析腦、理解腦、模仿腦”的戰(zhàn)略目標發(fā)揮不可或缺的重要作用國內investigator雙光子顯微鏡作用雙光子顯微鏡非常適合對細胞組織進行長時間在體成像。

像差問題一直困擾著光學領域的工作者。像差會使光波前發(fā)生形變，不僅降低成像的信噪比和分辨率，使得很多時候我們只能“霧里看花”，更甚者，產生贗像，或無法獲得有意義的圖像。像差問題對雙光子成像的影響尤為嚴重，因為在那里，熒光信號對入射光強度的依賴是平方關系，一旦入射光波前形變，不僅聚焦強度大幅下降，成像分辨率也急劇惡化。因此，如何解決像差問題，實現，例如小鼠大腦皮層，深層區(qū)域的高質量成像成為光學成像發(fā)展中相當有挑戰(zhàn)性的問題之一。

在該自適應光學雙光子熒光顯微鏡中，她們將空間光位相調制器光學共軛到顯微物鏡的后焦平面，通過位相調制器將入射光分成若干子區(qū)域，每一塊子區(qū)域的波前都可以被控制。同時，她們用數字微陣列光處理器，以不同的頻率同時調制其中一半子區(qū)域的入射光強度，以另一半子區(qū)域作為“參考波前”。來自所有子區(qū)域光束會在焦點處會聚干涉，通過監(jiān)測焦點激發(fā)的雙光子信號隨時間的變化情況，并進行傅里葉變換分析，可以“分解”得到被調制的每一塊子區(qū)域的“光線”的貢獻信息，從而可以實現對一半子區(qū)域波前的并行測量。對另一半子區(qū)域重復這一測量過程，從而獲得整個入射波前的信息并進行校正。該方法耗時很短，通常約1~3分鐘左右即可完成像差的測量和校正，無需復雜的計算，適用于任何標記密度和標記類型的樣品。更重要的是，得到的像差校正圖案可以用于提高較大視場范圍內的成像質量。該方法無疑為在體研究小鼠大腦皮層深層區(qū)域的生物、醫(yī)學問題提供了可行性方案。雙光子顯微鏡可以用于局部微蝕鐳射磨皮后的膠原重塑的檢測。

微型化雙光子熒光顯微成像改變了在自由活動動物中觀察細胞和亞細胞結構的方式，可用于在動物覓食、哺乳、跳臺、打斗、嬉戲、睡眠等自然行為條件下，或者在學習前、學習中和學習后，長時程觀察神經突觸、神經元、神經網絡、遠程連接的腦區(qū)等多尺度、多層次動態(tài)變化。該成果在2016年底美國神經科學年會、2017年5月冷泉港亞洲腦科學專題會議上報告后，得到包括多位諾貝爾獎獲得者在內的國內外神經科學家的高度贊譽。冷泉港亞洲腦科學專題會議、美國明顯神經科學家加州大學洛杉磯分校的Alcino J Silva教授在評述中寫道，“從任何一個標準來看，這款顯微鏡都了一項重大技術發(fā)明，必將改變我們在自由活動動物中觀察細胞和亞細胞結構的方式。它所開啟的大門，甚至超越了神經元和樹突成像。系統(tǒng)神經生物學正在進入一個新的時代，即通過對細胞群體中可辨識的細胞和亞細胞結構的復雜生物學事件進行成像觀測，從而更加深刻地理解進化所造就的大腦環(huán)路實現復雜行為的重要工程學原理。毫無疑問，這項非凡的發(fā)明讓我們向著這一目標邁進了一步?！彪p光子顯微鏡能夠在細胞甚至是亞細胞水平上對神經細胞的形態(tài)結構、離子濃度、細胞運動、進行直接成像監(jiān)測。國內2PPLUS雙光子顯微鏡作用

雙光子顯微鏡在各領域研究中已有許多成功實例；國外熒光雙光子顯微鏡掃描深度

隨著現在科學技術的發(fā)展，儀器儀表行業(yè)發(fā)生了突飛猛進的發(fā)展，再加上當前計算機技術、網絡技術的進步和發(fā)展，組建網絡而構成實用的監(jiān)控系統(tǒng)，可以提高生產效率和共享信息資源方向發(fā)展。當前儀器儀表行業(yè)產品發(fā)展呈現微型化、多功能化、智能化、網絡化四大發(fā)展趨勢。工業(yè)領域轉型升級、提升發(fā)展質量等有利于儀器儀表行業(yè)的發(fā)展；**安全、社會安全、產業(yè)和信息安全等需要自主、nVista，nVoke，3D bioplotte，invivo裝備，成為全社會共識；隨著中國的不斷進步，世界上只有一個救世主——市場，能救企業(yè)的只有你自己——自強，提高服務型重點競爭力才是中國制造業(yè)的獨一出路。以顯微科學儀器行業(yè)的發(fā)展與變化為例，以親身的實踐為例，毛磊認為，隨著經濟的不斷發(fā)展，我國的環(huán)境和實力都發(fā)生了巨大變化，有了完全不同的基礎，這為國產科學儀器走向高階水平增強了信心。伴隨移動互聯網的爆發(fā)式增長，如今，它已經漸漸取代電子商務成為了整個互聯網產業(yè)增速極快的領域，而移動終端的入口也隨即成為了傳統(tǒng)行業(yè)的必爭之地。nVista，nVoke，3D bioplotte，invivo行業(yè)進軍移動互聯網實現線上發(fā)展勢在必行。國外熒光雙光子顯微鏡掃描深度

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