小型広視野顕微鏡による高速生体電圧イメージング

科学分野:

• 神経科学
• 生体医工学
• 光学イメージング

背景:

• 自由行動動物における機能的イメージングは、行動関連性における神経活動の理解に不可欠です。
• 遺伝子コード化電圧インジケーター（GEVI）は高い空間的および時間的精度を提供しますが、高度なイメージングシステムが必要です。
• 電圧イメージングのための効率的で高速なイメージングシステムの小型化は、大きな課題となっています。

研究 の 目的:

• 高性能な生体電圧イメージング用の小型顕微鏡を開発すること。
• 現在のシステムにおける収集効率の不足とフレームレートの遅さという課題を克服すること。
• 行動相関神経活動の正確な研究を可能にすること。

主な方法:

• 開口数0.6、視野250 µmの小型顕微鏡を設計しました。
• 作動距離1.3〜1.6 mm、総重量16.4 gを達成しました。
• 蛍光ベースの電圧センシングに遺伝子コード化電圧インジケーター（GEVI）を利用しました。

主要な成果:

• Voltron2からの生体電圧スパイクのイメージングに成功しました。
• スパイクピーク対ノイズ比は3を超えました。
• システムは530Hzの高速フレームレートで動作しました。

結論:

• 開発された小型顕微鏡は、自由行動動物における高忠実度電圧イメージングを可能にします。
• この技術は、イメージングシステムの小型化と速度に関する以前の限界を克服します。
• これにより、前例のない精度で神経ダイナミクスと行動を相関させる新しい道が開かれます。