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讲座视频回看:深层、高速多光子在体成像技术
点击次数:2546 发布日期:2020-9-23  来源:本站 本站原创,转载请注明出处

讲座内容:

光学显微镜是进行生命科学相关研究必不可少的工具。随着科学探索的不断深入,利用啮齿类、非人灵长类等高级模式动物的在体光学记录得到了广泛应用。但是传统的光学显微镜在这一应用领域受到了两大挑战:深层组织散射造成的成像深度受限,以及激发光长时间照射样品导致的组织损伤。


针对成像深度问题,目前已有众多商业化双光子显微镜产品,能够对于鼠脑脑皮层的穿透深度达到甚至超过600微米,但是仍然无法满足某些科学需求。在这种情况下,三光子显微镜应运而生。三光子成像技术使用更长波长来降低激发光在组织中的散射衰减,可有效地提高穿透深度;另外,更高阶的非线性效应能明显降低非焦区域的背景噪声,极大地提高信号背景比,从而将成像深度提高到超过1000微米,可对整个鼠脑脑皮层、白质和部分海马体成像。

组织损伤问题是由于多光子显微镜一般在光子散粒噪声极限下工作,因此在保证高空间和时间分辨率的前提下,可以成像的神经元数量受到信号光子的限制,而信号光子又由雷竞技下载不了样品的最大允许平均功率和峰值功率决定。具体来说,当平均功率过高时,大脑从光源中吸收过多热量,将会导致脑温度过高而坏死;而峰值功率过高时,焦点处的激光将会直接破坏神经结构。如何进一步提高成像神经元数量已经不能通过简单的提高光源或者显微镜的性能来实现,这是一个基础问题。

对于大脑皮层来说,神经元并不是完全占据了所有空间,它大约只占大脑空间的10%以下。也就是说,超过90%的激光被浪费在扫描没有信息的大脑部分,例如神经元之间的区域。因此,如果我们能开发出一种“聪明”的激光光源(自适应光源,Adaptive excitation source, AES),并且将光源与显微镜的扫描同步,这样当显微镜扫描到有效信息时,激光光源将开放;而显微镜扫描到无效信息时,激光光源将关闭(当然,前提是我们需要首先扫描整个区域来了解哪里是有效区域)。通过这种方法,我们在不伤害大脑的情况下,可将成像速度提高30倍以上。


 

主讲人:

李博,博士,青年研究员,博士生导师,上海脑科学与类脑研究中心“求索杰出青年”计划获得者。2015年毕业于北京交通大学,获得通信博士学位。2015-2020年在康奈尔大学从事博士后研究,师从Chris Xu教授,研究激光器和光学显微镜。2020年10月将加入复旦大学脑科学转化研究院。


李博目前的研究方向是深层、高速多光子活体成像技术的开发及其在脑科学的应用。迄今以第一作者和通讯作者在国内外重要学术期刊上发表18篇论文,其中包括Nature Methods、Optics Express、Journal of Lightwave Technology等;多次发表国际会议文章,包括多次特邀报告和Postdeadline报告;获得由美国光学学会OSA颁发的Bernard J. Couillaud Prize,每年全球仅一人,也是首次华人获此奖项;担任康奈尔大学Mong Neurotech Senior Fellow;担任期刊Photonics(影响因子2.17)的AO专题客座编辑;在包括Nature Methods在内的多个重要学术刊物担任特邀审稿人。

课题组网页链接:https://330674899.wixsite.com/lilab?lang=zh

 

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