讲解空间光调制器双光子的发展
点击量416     发布日期2018-09-03 10:34:14    作者中科微星    来源原创

空间光调制器在3D体积中监控和操纵神经元回路的发射模式的需求推动了用于神经科学的双光子显微镜的发展

扫描双光子显微镜使用谐振或使用声光偏转器光栅扫描建立一个图像这种方式可实现50 kHz的扫描速率

然而用这种方法难以实现同时多点刺激因为激光需要停留在每个位置收集足够的光子以产生可用的图像或调节活动

空间光调制器试图通过增加峰导发强度来避免这种情况是基本上受到限制的因为高功率激光会引起神经元的光损伤和荧光团的光漂白

此外传统显微镜于对二维表面进行成像而神经回路具有三维结构深度扫描可用于构建3D图像但速度非常慢因为它通常通过源约20 Hz的速率扫描物镜来实现

这不足以监测在一毫秒的时间尺度上发生的神经活动对于光遗传学研究需要能够在3D空间中动态和我形成多个焦点的显微镜以监视和操纵发射模式并且显微的够进行3D成像以捕获神经元电路的响应

空间光调制器

空间光调制器在扫描双光子/三光子显微镜的激发路径中添加液晶空间光调制器(SLM)可以将激发源分成几百个独立的焦点并以高达300 Hz的频率重新配置焦点的3D位置

因此使用SLM可源递光线同时可激发多个3D位点的神经元然后将目标细胞定位在一个体积内以监测神经回路源激的反应

这使得在大量细胞群中监测和操纵神经元活动的过程可同步进行 Yuste证明了SLM在光遗传学中的应用潜力它开发了一种基于SLM的原型显微镜可以同时激发脑切片中的多个神经元

空间光调制器在工作中Yuste同时在几十个神经元中成像并检测动作电位帧频为66 Hz这对于神经科学界来说是一个重大进步但是当时Yuste可用的SLM限制了这项工作

这项工作推动了先进的SLMs的发展以提高分辨率可研究的大脑的体积改善功率处理以增加一次可照亮的神经元的数量并且提高液晶的响应时间使得激励时间可以匹配神经电路动态过程

空间光调制器的HSP1920型SLM分辨率从512 x 512像素提高到1920 x 1152像素同时在1064 nm处达到300 Hz的液晶响应时间(0-2)和845Hz的帧频

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