神经科学家的福音纳米光子神经探针

　　编译大路
　　研究人员利用纳米光子技术开发了一种可植入大脑的新型工具，可以帮助对大脑活动进行光学成像。
　　一直以来，可以用来记录和量化活体大脑内功能活动的工具需求量很大。传统上，研究人员会使用功能磁共振成像等技术，但这种方法不能在移动的受试者中记录神经活动。近年来，一种被称为光遗传学的技术在实时记录动物的神经活动方面显示出相当大的成功（单神经元分辨率）。
　　光遗传学工具使用光来控制神经元，并记录经过基因改造以表达光敏和荧光蛋白的组织中的信号。然而，现有的大脑光信号成像技术在尺寸、成像速度或对比度方面存在缺陷，限制了它们在实验性神经科学中的应用。
　　图示：静息态功能磁共振成像（fmri123。com）
　　近期，一种叫做光片荧光成像的技术，显示了以高速度和高对比度（克服了其他成像技术的多种限制）对大脑活动进行三维成像的光明前景。
　　在这项技术中，一束薄薄的激光（光片）穿过研究人员感兴趣的脑组织区域，然后脑组织就可以通过发出显微镜可以检测到的荧光信号作出反应。扫描组织中的光片可以实现大脑活动的高速、高对比度、体积成像。
　　目前因为仪器尺寸问题，在非透明生物体（如小鼠）中使用光片荧光脑成像是很困难的。为了使非透明动物的实验以及在未来自由移动的动物的实验变得可行，研究人员首先需要将许多部件微型化。
　　图示：可植入芯片读取信号（Spie）
　　小型化的一个关键部件是光片发生器本身，它需要被插入大脑，因此必须尽可能地小，以避免移位过多的脑组织。在《神经光子学》杂志报道的一项新研究中，由加州理工学院（美国）、多伦多大学（加拿大）、大学健康网络（加拿大）、马克斯普朗克微结构物理研究所（德国）和AdvancedMicroFoundry（新加坡）共同合作的一个国际研究小组，开发了一种新型微型光片发生器（光子神经探头），可以用来植入活体动物的大脑。
　　研究人员使用纳米光子技术创造了超薄硅基光子神经探针，该探针在自由空间300微米的传播距离内发射厚度小于16微米的多个可寻址薄光片。当在小鼠的脑组织中进行测试时，这些探针允许研究人员对大至240微米490微米的区域进行成像，这些小鼠即可通过基因工程在其大脑中表达荧光蛋白。此外，这种探针的图像对比度也优于另一种被称为外延式荧光显微镜的成像方法。
　　该研究的主要作者WesleySacher在描述其团队工作的意义时说，这种用于在大脑内生成光片的新的植入式光子神经探针技术，规避了许多限制光片荧光成像在实验性神经科学中应用的阻碍。
　　我们预测，这项技术将启发光片显微镜的新变体，可用于深层大脑成像和自由移动动物的行为实验。这种变体也将是寻求了解大脑运作的神经科学家们的福音。
　　原文地址：https：spie。orgnewstinyimplantabletoolforlightsheetimagingofbrainactivity？SSO1