可实现荧光成像的显微光学断层成像仪器

全脑神经连接信息对于研究神经系统疾病和理解信号处理机制至关重要。由于缺乏有效的研究手段，人类至今尚未在全脑水平以亚微米突起分辨率获得哺乳动物神经功能信息空间表征。申请人及研究团队在国际上率先成功建立了可对厘米大小样本进行突起水平精细结构三维成像的显微光学切片断层成像系统(MOST)，并获得迄今为止最精细的小鼠全脑神经元三维连接图谱（0.3μm×0.3μm×1.0μm）。本项目拟在前期工作基础上，突破现有MOST系统只能完成吸收成像的局限，将MOST技术与显微荧光成像和快速无惯性扫描技术相整合，建立一套可实现快速荧光检测的MOST (fMOST)，为在全脑范围内研究神经功能连接，以及基因表达或其它功能信息的空间表征提供有效的研究手段，并获得一套转基因小鼠全脑的荧光断层图谱。fMOST将对研究结构功能关系、神经系统的发育和疾病机理等具有重要意义。

全脑神经连接信息对于研究神经系统疾病和理解信号处理机制至关重要。由于缺乏有效的研究手段，人们至今尚未在全脑水平以亚微米突起分辨率获得哺乳动物脑内神经功能信息的空间表征。申请人及研究团队在国际上率先成功建立了可对厘米大小样本进行突起水平精细结构三维成像的显微光学切片断层成像系统（MOST），并获得迄今为止最精细的小鼠全脑神经元三维连接图谱。本项目在前期工作基础上，突破现有MOST系统只能完成吸收成像的局限，发现了荧光蛋白在树脂包埋过程中荧光淬灭的机理，将MOST技术与显微荧光成像和快速无惯性扫描技术相整合，分别建立了基于共聚焦和双光子扫描成像方案，能实现快速荧光检测的fMOST系统，为在全脑范围内研究神经环路投射，以及基因表达的空间表征提供有效的研究手段。利用所研制的系统，以体素1微米分辨率水平，成功获取了国际上第一套转基因小鼠全脑的荧光断层数据集。相关的研究内容在Nature Communications, Neuroimage, Scientific Reports等SCI收录期刊上已发表12篇文章，获批中国发明专利3项。Nature Methods刊发的综述正面评述所研制的fMOST技术“首次展示了小鼠脑内单个神经元轴突的长程追踪”。fMOST将对研究结构功能关系、神经系统的发育和疾病机理等具有重要意义。