大视场三光子显微镜实现全脑深度区域大规模神经元群体成像

《Nature Communications》：Three-photon population imaging of subcortical brain regions

　　

摘要

对深度脑回路中的大规模神经元活动进行监测对于理解脑功能的原理至关重要。然而，现有的大规模单细胞分辨率成像技术在成像深度方面存在局限，无法在完整大脑中监测皮层以下区域的神经活动。为应对这一挑战，我们开发了一种大视场三光子（LIFT）显微镜，其视场范围超过3 mm2。LIFT将高数值孔径优化采样技术与基于深度学习的去噪算法相结合，实现了对小鼠皮层下脑区和大鼠深度皮层区域的人群成像。我们在完整小鼠大脑中展示了超过1500个细胞的钙成像，成像范围涵盖CA1区、周围白质及皮层相邻深层；同时在大鼠皮层1.2毫米深度处展示了具有高信噪比的人群成像。LIFT显微镜在成像规模和速率方面具有高度的灵活性，并且完全由现成组件搭建而成。