研制小動物三維在體光纖成像記錄，該成像設(shè)備以雙光子激發(fā)成像模態(tài)為中心，有機融合光片照明顯微成像模態(tài)，從細胞分子、結(jié)構(gòu)圖譜和功能回路多個層面系統(tǒng)多方面地提供生物體的神經(jīng)回路信息。圍繞小動物三維在體神經(jīng)回路成像設(shè)備研制這一中心目標(biāo)，將會涉及到成像設(shè)備、圖像算法、軟件平臺、驗證評價以及生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用等多方面研究。從生物體在體神經(jīng)回路深層和快速的成像要求出發(fā)，研制有機融合多光子深層激發(fā)成像模態(tài)和光片照明快速掃描顯微成像模態(tài)于一體的小動物三維在體神經(jīng)回路成像設(shè)備，研發(fā)適用于快速動態(tài)神經(jīng)回路成像的影像信息處理與分析平臺，建立小動物三維在體神經(jīng)回路成像設(shè)備的醫(yī)學(xué)生物驗證評價體系，開展小動物預(yù)臨床生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用研究，為小動物腦疾病模型在體神經(jīng)回路的機理研究提供成像方法和工具。用成熟的在體光纖成像記錄進行體外檢測。黃石鈣熒光成像光纖原理

在體光纖成像記錄熒光素酶的每個催化反應(yīng)只產(chǎn)生一個光 子 , 通常肉眼無法直接觀察到, 而且光子在強散射性的生物組織中傳輸時, 將會發(fā)生吸收、 散射、 反射、 透射等大量光學(xué)行為 。 因此，必須采用高 靈敏度的光學(xué)檢測儀器（ 如CCD camera）采集并定量檢測生物體內(nèi)所發(fā)射的光子數(shù)量, 然后將其轉(zhuǎn)換成圖像， 在體生物發(fā)光成像中的發(fā)光光譜范圍通常為可見光到 近紅外光波段, 哺乳動物體內(nèi)血紅蛋白主要吸收可見光, 水和脂質(zhì)主要吸收紅外線, 但對波長為 590~1500nm的紅光至近紅外線吸收能力則較差， 因此, 大部分波長超過600nm的紅光, 經(jīng)過散射、吸收后能夠穿透哺乳動物組織, 被生物體外的高靈敏光學(xué)檢測儀器探測到, 這是在體生物發(fā)光成像的理論基礎(chǔ)。黃石鈣熒光成像光纖原理在體光纖成像記錄同時不受外界光纖干擾。

在體光纖成像記錄進行小動物顯像，首先是利用醫(yī)用回旋加速器發(fā)生的核反應(yīng)，生產(chǎn)正電子放射性核素，通過有機合成、無機反應(yīng)或生化合成制備各種小動物正電子顯像劑或示蹤物質(zhì)。顯像劑引入體內(nèi)定位于靶系統(tǒng)，利用顯像儀采集信息顯示不同斷面圖并給出定量生理參數(shù)。具備優(yōu)異的特異性、敏感性和能定量示蹤標(biāo)記物；所使用的放射性核素多為動物生理活動需要的元素，因此不影響它的生物學(xué)功能，放射性標(biāo)記物進入動物體內(nèi)后，由于其本身的特點，能夠聚集在特定的組織系統(tǒng)或參與組織細胞的代謝。

在體光纖成像記錄在自由活動動物的深部腦區(qū)實現(xiàn)光信號記錄和神經(jīng)細胞活性調(diào)控；高質(zhì)量，亞細胞分辨率的成像；多波長成像，實現(xiàn)較多的鈣離子成像（GCaMP or RCaMP），和光遺傳實驗，特定目標(biāo)光刺激；在體光纖成像系統(tǒng)是模塊化設(shè)計，使用者擁有很高的靈活性，可以隨時根據(jù)研究需要對系統(tǒng)進行調(diào)整，比如調(diào)整光源，波長，濾光片，相機等。在深部腦區(qū)選定的特定神經(jīng)細胞或部分獲得連續(xù)的實驗數(shù)據(jù)流，然后對單細胞提取密度軌跡。鈣離子成像軌跡也可以被同步，與其他行為學(xué)實驗（攝像拍攝，獎勵設(shè)備等）同步時間標(biāo)記。在體光纖成像記錄為實現(xiàn)成像，需要將光束聚焦成很小的光點。

在體光纖成像記錄成像原理熒光物質(zhì)被激發(fā)后所發(fā)射的熒光信號的強度在一定的范圍內(nèi)與熒光素的量成線性關(guān)系。熒光信號激發(fā)系統(tǒng)（激發(fā)光源、光路傳輸組件）、熒光信號收集組件、信號檢測以及放大系統(tǒng)。發(fā)射的熒光信號的波長范圍一般在可見到紅外區(qū)域的居多。因為光的波長越長對組織的穿透力越強，所以對于能夠發(fā)射出波長較長的近紅外熒光的材料是我們所追求的。目前有很多熒光染料已經(jīng)商業(yè)化，用于對細胞內(nèi)部的各個細胞器進行染色，呈現(xiàn)出不同波長的發(fā)射光，從而有利于對單個生物功能分子的體內(nèi)連續(xù)追蹤，詳細地記錄其生理過程。在體光纖成像記錄可分為基于熒光的方法和基于生物發(fā)光的方法。黃石鈣熒光成像光纖原理

在體光纖成像記錄其他行為學(xué)實驗（攝像拍攝，獎勵設(shè)備等）同步時間標(biāo)記。黃石鈣熒光成像光纖原理

在體光纖成像記錄的應(yīng)用，揭示機體的生理病理改變過程，目前, 在體生物光學(xué)成像技術(shù)己成功應(yīng)用于 干細胞移植、 壞掉的免疫、 毒血癥、 風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、 皮炎等發(fā)病機制的研究中, 可以實時監(jiān)測生物機體的生理、病理改變過程, 具有重要的臨床意義。藥物的篩選和評價的應(yīng)用目前 , 轉(zhuǎn)基因動物模型己大量應(yīng)用于病理研究、藥物研發(fā)、 藥物篩選和藥物評價等領(lǐng)域。通過體外基因轉(zhuǎn)染或直接注射等手段, 將熒光素酶或綠色熒光蛋 自等報告基因標(biāo)記在生物體內(nèi)的任何細胞， 如：壞掉的細胞、 造血細胞等上, 采用在體生物光學(xué)成像技術(shù)對其示蹤, 了解細胞在生物體內(nèi)的轉(zhuǎn)移規(guī)律,不單能夠檢測轉(zhuǎn)基因動物體 內(nèi)的基因表達或 內(nèi)源性基因的活性和功能, 而且能夠?qū)λ幬锖Y選及療效進行評價。黃石鈣熒光成像光纖原理

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