神经元活动无标记光学监测方法研究

神经元活动是神经系统工作的基础，对神经元活动进行监测，从细胞水平上理解神经系统工作原理具有重要的理论和应用价值。现有神经元活动监测技术存在背景噪声大、监测的神经元数量有限、荧光标记过程复杂、对神经元有毒性等缺点。本项目拟发展无标记、非植入式的神经元光信号监测技术，在已有的工作基础上创新性地提出利用图像SPR系统监测多个神经元活动。研究SPR显微成像技术、微弱瞬时光检测技术、以及芯片表面化学修饰技术。研制出可对细胞进行观察并实时记录细胞折射率变化的高空间、时间分辨率的图像SPR系统，空间分辨率小于10μm，时间分辨率小于1ms，折射率检测灵敏度高于1.0×10-6 折射率单位；实现对脑切片10个以上部位的同时监测；光信号信噪比大于4：1。研究结果弥补国内神经元活动无标记检测技术领域的空白，为细胞学生物学研究领域提供有力工具，丰富相关领域研究内容，对学科发展与交叉融合具有巨大的作用。

本项目研究计划要点是针对现有神经元活动监测技术存在背景噪声大、监测的神经元数量有限、荧光标记过程复杂、对神经元有毒性等缺点，拟发展无标记、非植入式的神经元光信号监测技术，在已有的工作基础上提出利用图像 SPR 系统监测神经元活动。研究 SPR 显微成像技术、微弱瞬时光检测技术、以及芯片表面化学修饰技术。本项目按照项目计划进行，并按照计划完成了各项技术指标。研制出可对细胞进行观察并实时记录细胞折射率变化的高空间、时间分辨率的图像 SPR 系统，空间分辨率小于 10μm，折射率检测灵敏度高于 1.0×10-6 折射率单位；光信号信噪比大于 4：1。研究结果弥补国内神经元活动无标记检测技术领域的空白，为细胞学生物学研究领域提供有力工具，丰富相关领域研究内容。