في الآونة الأخيرة ، تشنغ خه بينغ ، وانغ ايمن فريق من جامعة بكين ، جنبا إلى جنب مع وو runlong فريق من جامعة بكين لتكنولوجيا المعلومات ، وقد وضعت بنجاح متعدد الألوان مصغرة مجهر ثنائي الفوتون ( fhirm-tpm 3.0 ) لتحقيق متعدد الألوان ، الدماغ العميق ، عبر مقياس التصوير العصبي في الفئران التي تعمل بحرية ، وتوفير أداة جديدة من أجل فك آلية معقدة وظيفة الدماغ . ورقة بحثية بعنوان " نسخة من اثنين من الصور المصغرة التعدين تمكين متعدد الألوان عميق brain imaging " نشرت على الانترنت في طرق الطبيعة ، التي أوصت بها البحوث المقدمة في نفس الفترة .

لقطة من الورق

شحذ السيف في عشر سنوات ، وبناء أربعة أجيال من " سلاح حاد في علم الدماغ "

الدماغ هو الأكثر تطورا في العالم الطبيعي " الكون الصغير " ، التي تتألف من عشرات المليارات من الخلايا العصبية تعمل جنبا إلى جنب مع مئات المليارات من نقاط الاشتباك العصبي . كيفية التقاط التغيرات الدينامية من الخلايا العصبية و نشاط متشابك بدقة في مواقف الحياة هي المشكلة الرئيسية في علم الدماغ .

في عام 2014 ، وأكاديمي تشنغ خه بينغ قاد المشروع الوطني من الأجهزة الرئيسية والمعدات ، " الترا عالية الدقة المكانية والزمانية microminiaturization ثنائي الفوتون في الجسم الحي نظام التصوير المجهري " ، الذي استغرق أكثر من عشر سنوات لإكمال أربعة التكرار التقني :

01 طرق الطبيعة, ٢٠١٧

في عام 2017 ، الجيل الأول من 2.2g microminiatured مجهر ثنائي الفوتون وضعت لتحقيق الاستقرار وظيفية واضحة التصوير من نقاط الاشتباك العصبي في الفئران .

02 طرق الطبيعة, ٢٠٢١

في عام 2021 ، الجيل الثاني من نظام توسيع مجال الرؤية 7-8 مرات و لديه القدرة على التصوير ثلاثي الأبعاد .

03 طرق الطبيعة, ٢٠٢٣

في عام 2023 ، الجيل الثالث من نظام يقوم على ثلاثة الفوتون مضان التصوير ( TFI ) من حيث المبدأ .

04 طرق الطبيعة, ٢٠٢٥

الجيل الجديد من مجهر ثنائي الفوتون قد أحرزت تقدما كبيرا في وقت واحد في ثلاثة اتجاهات : متعدد الألوان الإثارة ، الدماغ العميق الملاحظة و التصوير عبر النطاق .

ثلاثي الألوان بث مباشر نشاط الدماغ

في السابق ، جوفاء الألياف البللورية الضوئية ( PCF ) فقط يدعم انتقال الليزر الطول الموجي واحد ، مما يحد من قدرة التصوير متعدد الألوان . 700-1060 نانومتر الترا وايد باند antiresonance جوفاء الألياف البصرية وضعت من قبل فريق العمل لتحقيق انتقال متعدد الطول الموجي ليزر الفيمتو ثانية مع خسارة منخفضة ، وانخفاض التشتت ، وانخفاض الانحناء الخسارة . في نموذج الفئران من مرض الزهايمر ، ثلاثي الألوان التصوير المتزامن العصبية الكالسيوم إشارة ، إشارة الكالسيوم الميتوكوندريا ( العضيات ) و ترسب اميلويد لويحات في الدماغ تم الحصول عليها .

فيديو 1 - ثلاثي الأبعاد والتعمير من الكالسيوم ( الأحمر ) ، الميتوكوندريا الكالسيوم ( الأخضر ) و لويحات اميلويد ( الأزرق ) في الخلايا العصبية في الفئران مع مرض الزهايمر .

تصوير الدماغ العميق : منظور 850 ميكرون القشرة

من خلال دقة التصميم البصري ، انحراف لوني و الزيغ الكروي تصحيح النظام بأكمله ، وتحسين تصميم النظام البصري ، الجيل الجديد من نظام الحصول على أكثر من 850 ميكرون عمق الخلايا العصبية في القشرة المخية من الفئران الكالسيوم إشارة التصوير الهيكلي ، من قبل اثنين من الفوتون المجهر المصغر عمق التصوير أكثر من ثلاث مرات .

التصوير ثلاثي الأبعاد والتعمير 854 ميكرون عمق القشرة المخية من thy1-yfph الفئران المعدلة وراثيا

المجال البصري التبديل : تحقيق عبر نطاق التصوير

فريق تصميم عالية الدقة ، عالية الأداء ، وارتفاع مجال الرؤية ثلاثة أنواع من التحول السريع من التركيز عدسة الهدف ، لتحقيق مجال الرؤية الكبيرة والمراقبة عالية الدقة التصوير التحويل السلس ، من 100 ميكرون إلى ملليمتر عبر 10 مرات حجم التصوير .

فيديو 3 ( يسار ) fhirm-tpm 3.0 عالية الدقة مسبار التصوير المزدوج لون البناء من الخلايا العصبية في القشرة الحركية ( الأحمر ) و الميتوكوندريا في الخلايا العصبية . ( الحق ) fhirm-tpm 3.0 مسبار المجال البصري التصوير 450 الخلايا العصبية في قشرة الفص الجبهي من الفئران النشطة

فريق البحث

الكاتب الأول من هذه الورقة هو أستاذ في جامعة بكين لتكنولوجيا المعلومات ، وو runlong ( ثم تعيين مساعد باحث في كلية المستقبل للتكنولوجيا ، جامعة بكين ، تشاو chunzhu ، مساعد باحث في كلية المستقبل للتكنولوجيا ، جامعة بكين ، تشيو شان ، طالب الدكتوراه . البلاغ المشترك هو تشنغ خه بينغ ، وانغ ايمن ، وو runlong من جامعة بكين لتكنولوجيا المعلومات . هذا المشروع بدعم من الابتكار العلمي والتكنولوجي 2030 - " الدماغ و الدماغ مثل البحث " المشروع الرئيسي ، المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين ( NSFC ) ، الدولة الرئيسية للبحث العلمي وتطوير المعدات الخاصة ، وزارة العلوم والتكنولوجيا الرئيسية في برنامج البحث والتطوير .

[ المراجع ]

وو، ر، تشاو، سي، تشيو، س.وآخرون. مجهر مصغر ثنائي الفوتونات متعدد الاستخدامات مما يتيح تصوير الدماغ العميق متعدد الألوان.Nat Methods (2025).https://doi.org/10.1038/s41592-025-02780-6