TrUDI:显微成像在小鼠大脑2毫米深处记录神经元

洛克菲勒大学的研究人员开发了TrUDI显微成像平台,可在不手术切除上方皮层的情况下,记录活体小鼠大脑约2毫米深处单个神经元的活动。这一信息已确认:它来自该大学的官方公告和发表于《自然·方法》上经过同行评审的论文。

该平台名为三光子超深成像(Three-photon Ultra-Deep Imaging,简称TrUDI)。它解决的是光学神经科学中的一个老问题:光线深入脑组织时会发生散射,神经元信号会与背景荧光混在一起。三光子显微镜已是该领域最先进的技术,但实际功能记录一直停留在约1.2毫米,低于约2.3毫米的理论极限。

TrUDI如何看得更深

Alipasha Vaziri领导的团队没有只调整单个参数,而是从零重新设计了整个系统,并用计算机模型标出深度成像的理论极限。改进包括:激光脉冲频率更低但能量高得多,同时保持平均功率不变;重新设计光聚焦与光收集方式;以及一种激发方案,可识别神经元并仅在扫描这些细胞时开启激光,使长时间成像中的曝光量最多减少80%。

据研究介绍,最终荧光产生效率提高了约250倍,且没有把功率提高到会加热并损伤组织的程度。在小鼠验证中,团队以单细胞分辨率记录了深达2.1毫米的神经元群体,覆盖整个海马体和纹状体的部分区域。在所用的成像条件下,组织分析未发现炎症、神经元丢失或DNA损伤的迹象。

它打开了什么——还有什么尚未解决

TrUDI首次使研究人员无需手术切除皮层,就能观察多个相互连接的海马区域以及纹状体深部的活动,这有助于理解深层神经元群体如何协同产生行为。Vaziri本人也提醒:纹状体的一些区域仍无法触及,更深的大脑核团仍需侵入性方法。

这一结果也不应过度推广:研究对象是小鼠,它不是针对人类的治疗或诊断,也未证明临床益处。这项进展是一种研究工具——为以往只有切除组织才能观察的脑回路,提供了一扇侵入性更小的窗口。

图片来源:Vaziri实验室使用TrUDI平台获得的体渲染图,由洛克菲勒大学发布。

来源:洛克菲勒大学公告和《自然·方法》论文(DOI 10.1038/s41592-026-03251-2)。

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