研究进展：双光子显微镜 | Nature Protocols

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2023年11月02日 22:28

双光子显微镜Two-photon microscopy，结合适当的光学标记，可用于测量和跟踪脑细胞内的亚微米结构，以及单个神经元中尖峰和单个突触中神经递质释放的时空映射。然而，双光子显微镜的空间分辨率会迅速下降，因为成像深度超过了进入组织的几个散射长度，即在构成新皮质顶部300–400µm表层以内。

今日，美国加利福尼亚大学圣迭戈分校（University of California San Diego）Pantong Yao, Rui Liu，David Kleinfeld等，在Nature Protocols上发文，基于导星guidestar-assisted辅助自适应光学系统以调制入射波前，整形了激发光束的焦体积 focal volume。

同时，还描述了双光子显微镜的构造、校准和操作，用以结合了自适应光学，并在恢复小鼠皮层中接近900µm深度的衍射极限分辨率。该项装置探测由血清中红移染料激发形成的导星，用于直接测量波前。主要采用商用光学、光学机械、机械和电子元件，并提供其他定制元件的计算机辅助设计模型。由此产生的自适应光学双光子显微镜是模块化的，并允许扩展成像和光学激发能力。

对位于pia下方700µm表达生长抑素的神经元的形态、5b层投射神经元的钙动力学，以及丘脑皮质谷氨酸向L4神经元的传递进行成像，在小鼠新皮质中，展示了表征方法。该实验协议需要约30天才能完成，适合具有光学专业知识的研究生水平的用户。

Construction and use of an adaptive optics two-photon microscope with direct wavefront sensing.

基于直接波前传感，自适应光学双光子显微镜的构造和使用

图1:自适应光学adaptive optics，AOs和波前传感的概念。

图2:Shack–Hartmann波前传感的概念。

图3:自适应光学AO-双光子显微镜Two-photon laser scanning microscopy，TPLSM示意图。

图4:自适应光学双光子显微镜AO-TPLSM的实现示例。

关键点

1、当深入组织成像时，双光子显微镜的分辨率下降，限制了其在新皮质表层以外的有效性。为了克服这一限制，描述了一种双光子显微镜的构造和操作，以结合了自适应光学，从而恢复深层结构和功能成像的衍射极限分辨率。

2、红移的染料花青5.5-缀合的2,000kDa葡聚糖，很容易被递送到血清中，并作为自适应光学的导星guidestar。

文献链接

Yao, P., Liu, R., Broggini, T. et al. Construction and use of an adaptive optics two-photon microscope with direct wavefront sensing. Nat Protoc (2023).

https://doi.org/10.1038/s41596-023-00893-w

https://www.nature.com/articles/s41596-023-00893-w

本文译自Nature。

来源：今日新材料

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