美国加州大学戴维斯分校研究人员开发了一种新型双光子荧光显微镜，能以细胞分辨率高速拍摄神经活动。相较于传统的双光子显微镜，这种新方法成像速度更快，对脑组织的损害也更小，可更加清晰地观察到神经元实时通信的情况，有助于深入了解大脑功能和神经性疾病。
双光子显微镜通过在整个样本区域扫描一个小光点来激发荧光，并逐点收集产生的信号，从而能深入小鼠大脑组织进行成像。这个过程会重复进行，以捕捉每个成像帧。尽管双光子显微镜能提供详细的图像，但其速度较慢，且可能对脑组织造成损伤。
实验装置展示了具有自适应线激发方案的双光子显微镜的光学元件
在Optica中，研究人员描述了一种新的双光子荧光显微镜，采用了一种新的自适应采样方案，并用线照明取代了传统的点照明。这种方案能对小鼠大脑皮层中的神经活动进行活体成像，成像速度比传统双光子显微镜快10倍，同时能将大脑上的激光功率降低十分之一甚至更多。
采用新的自适应采样方案和线照明，该双光子荧光显微镜可以细胞分辨率捕获神经活动的高速图像。
研究人员使用新显微镜来拍摄活体小鼠脑组织中的钙信号（神经活动的指标）。该系统以198赫兹的速度捕捉这些信号，比传统的双光子显微镜快得多，并能监测到以往成像方法会错过的快速神经元事件。
研究还表明，自适应线激发技术与先进的算法相结合，可分辨出单个神经元的活动。这对于准确解释复杂的神经交互、理解大脑功能结构至关重要。
研究人员表示，新显微镜提供了一种能够实时观察神经活动的工具，可用于研究疾病最早阶段病理，有助于更好地理解神经性疾病，如阿尔茨海默病、帕金森病和癫痫。该技术还可与光束复用和远程聚焦技术相结合，进一步提高成像速度或实现三维成像。
相关链接：https://phys.org/news/2024-08-photon-microscopy-method-reveal-insights.html
论文链接：https://dx.doi.org/10.1364/OPTICA.529930
