Microscopio miniaturizado de campo amplio para imágenes de voltaje in vivo de alta velocidad

Área de la Ciencia:

• Neurociencia
• Ingeniería Biomédica
• Imagen Óptica

Sus antecedentes:

• La obtención de imágenes funcionales en animales en movimiento libre es crucial para comprender la relevancia conductual de la actividad neuronal.
• Los indicadores de voltaje codificados genéticamente (GEVI) ofrecen alta precisión espacial y temporal, pero requieren sistemas de imagen avanzados.
• La miniaturización de sistemas de imagen eficientes y de alta velocidad para la obtención de imágenes de voltaje ha sido un desafío importante.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un microscopio miniaturizado para imágenes de voltaje in vivo de alto rendimiento.
• Superar los desafíos de la eficiencia de recolección insuficiente y las velocidades de fotogramas lentas en los sistemas actuales.
• Permitir el estudio preciso de la actividad neuronal correlacionada con el comportamiento.

Principales métodos:

• Se diseñó un microscopio miniaturizado con una apertura numérica de 0.6 y un campo de visión de 250 µm.
• Se logró una distancia de trabajo de 1.3-1.6 mm y un peso total de 16.4 g.
• Se utilizaron indicadores de voltaje codificados genéticamente (GEVI) para la detección de voltaje basada en fluorescencia.

Principales resultados:

• Se obtuvieron imágenes de picos de voltaje in vivo del Voltron2.
• Se logró una relación señal-ruido de pico de más de 3.
• Se operó el sistema a una alta velocidad de fotogramas de 530 Hz.

Conclusiones:

• El microscopio miniaturizado desarrollado permite la obtención de imágenes de voltaje de alta fidelidad en animales en movimiento libre.
• Esta tecnología supera las limitaciones previas en la miniaturización y velocidad del sistema de imagen.
• Abre nuevas vías para correlacionar la dinámica neuronal con el comportamiento a una precisión sin precedentes.