Un versátil microscopio en miniatura de dos fotones que permite imágenes multicolores del cerebro profundo

Área de la Ciencia:

• La neurociencia
• Ingeniería biomédica
• Tecnología de microscopía

Sus antecedentes:

• Las imágenes cerebrales profundas en animales que se comportan libremente son cruciales para entender los circuitos neuronales.
• Los sistemas de microscopía de dos fotones existentes se enfrentan a limitaciones en tamaño, flexibilidad y profundidad de imagen.
• Las imágenes multicolores son esenciales para diseccionar procesos celulares y moleculares complejos en el cerebro.

Objetivo del estudio:

• Para presentar el FHIRM-TPM 3.0, un nuevo y compacto microscopio de dos fotones para imágenes avanzadas del cerebro in vivo.
• Para demostrar la capacidad del sistema para imágenes multicolores del cerebro profundo en ratones de comportamiento libre.
• Mostrar la versatilidad y la alta resolución del sistema para diversas aplicaciones de investigación en neurociencias.

Principales métodos:

• Integración de un microscopio de dos fotones en miniatura con una fibra hueca antirresonante de banda ancha.
• Corrección de las aberraciones ópticas y optimización de la recolección de fluorescencia para la penetración en tejidos profundos.
• Ingeniería de objetivos intercambiables para lograr campos de visión escalables y alta resolución lateral.
• Utilizando longitudes de onda de excitación multicolor (780, 920, 1030 nm) para el monitoreo simultáneo de la actividad celular.

Principales resultados:

• Obtención de imágenes neuronales corticales a profundidades superiores a 820 μm.
• Habilitado imágenes de Ca2+ en el hipocampo con una única resolución de columna dendrítica utilizando una lente GRIN.
• Proporciona un campo de visión escalable diez veces (hasta 1 × 0,8 mm2) con resoluciones desde 0,68 μm hasta 1,46 μm.
• Se han investigado con éxito las actividades mitocondriales y citosólicas de Ca2+ en relación con las placas amiloides en ratones APP/PS1.

Conclusiones:

• FHIRM-TPM 3.0 es una herramienta versátil y poderosa para la obtención de imágenes cerebrales profundas multicolores en la investigación de las neurociencias.
• La miniaturización del sistema y el diseño óptico avanzado facilitan los estudios in vivo en sujetos de comportamiento libre.
• Permite imágenes de alta resolución de tejidos profundos, avanzando en el estudio de las enfermedades neurológicas y la función cerebral.