Tecnología adaptativa celular multipunto para mesoscopio de dos fotones | JoVE Visualize

Área de la Ciencia:

Neurociencia
Imagenología Óptica
Biofísica

Sus antecedentes:

La imagenología óptica de alta resolución espacial en todo el campo de visión (FOV) es fundamental para analizar la dinámica de los circuitos neuronales a gran escala en neurociencia.
Las técnicas actuales de imagenología mesoscópica enfrentan limitaciones para lograr una calidad óptica consistente y extender el FOV más allá del diseño original del objetivo.
La captura precisa de patrones espaciotemporales de la actividad neuronal a resolución celular y subcelular es esencial para comprender la función y las enfermedades del cerebro.

Objetivo del estudio:

Desarrollar una tecnología que extienda el FOV de imagenología en mesoscopía de dos fotones al tiempo que mejora la calidad óptica en todo el FOV.
Establecer un método robusto para extender significativamente el FOV más allá de las especificaciones de diseño originales del objetivo del microscopio.
Mantener las especificaciones de resolución originales al tiempo que se mejoran las capacidades de imagenología para aplicaciones más amplias en neurociencia.

Principales métodos:

Implementación de un enfoque novedoso que combina el escaneo por bloques con la corrección óptica adaptativa (AO) utilizando tecnología adaptativa celular multipunto (CMAT).
División del área de imagenología en subregiones, cada una optimizada con compensación de espejo deformable (DM) y corrección de frente de onda en tiempo real.
Funciones de escaneo de subregiones definidas por el usuario que cargan automáticamente los valores de corrección de aberración para un rendimiento óptico óptimo.

Principales resultados:

CMAT mejora significativamente el rendimiento de la imagenología del mesoscopio de dos fotones, extendiendo el FOV efectivo de 6x6 mm^2 a 8x8 mm^2.
Marcada mejora en la calidad óptica en las regiones periféricas, manteniendo una alta resolución (~1 µm lateral, ~10 µm axial) en el centro y mejorándola en la periferia (~1.3 µm lateral, ~14 µm axial).
Mejora demostrada en el contraste de la imagen, la resolución óptica y la relación señal-ruido (SNR) para la imagenología de Ca2+ en modelos de ratones transgénicos.

Conclusiones:

La tecnología CMAT extiende significativamente el FOV efectivo y mejora la calidad óptica en los sistemas de mesoscopio de dos fotones.
Este enfoque proporciona un avance técnico fundamental para la imagenología funcional a gran escala de circuitos neuronales con resolución celular y subcelular.
El método ofrece una imagenología confiable con resolución de célula única en regiones cerebrales extensas, avanzando en la investigación en neurociencia.