在不受约束的动物中进行多神经元记录,使用全声光随机接入线扫描双光子显微镜

科学领域:

• 神经科学是一个神经科学.
• 生物物理学的生物物理.
• 显微镜的使用方法

背景情况:

• 了解神经活动和行为协调需要自由移动动物的多神经元记录.
• 在不受约束的动物中成像神经活动,特别是运动变形大脑的幼虫Drosophila melanogaster,存在重大挑战.
• 以前的双光子追踪显微镜在爬行果幼虫的多神经元记录能力方面存在局限性.

研究的目的:

• 开发一种先进的追踪显微镜,能够在自由行为*Drosophila melanogaster*幼虫中进行高速的多神经元成像.
• 克服现有的成像技术在捕捉幼虫自然运动期间的神经动态的局限性.
• 为了使神经电路功能在模型生物体的基本行为进行详细的研究.

主要方法:

• 展示了一种使用声光衍射器 (AOD) 和声学GRIN镜头 (TAG镜头) 的新型追踪显微镜.
• 实现轴共振2D随机访问扫描,以在70kHz的线率沿任意位置的轴线采样.
• 实现0.1毫秒的低跟踪延迟,以精确监测神经活动.

主要成果:

• 成功记录了移动幼虫Drosophila melanogaster*中枢神经系统 (CNS) 和腹部神经 (VNC) 中不同神经元的活动.
• 从特定的神经元群体捕获活动,包括前运动神经元,双边视觉内神经元和下降命令神经元.
• 验证了新显微镜在具有挑战性的生物系统中进行高速多神经元记录的能力.

结论:

• 开发的TAG基于镜头的追踪显微镜显著提高了记录自由行为*Drosophila melanogaster*幼虫多神经元活动的能力.
• 这种技术为研究神经电路动力学及其在协调行为中的作用提供了一个强大的工具.
• 该技术可适应现有的两光子显微镜,为神经科学研究中先进的3D跟踪和扫描能力铺平了道路.