北京
图1左图为小鼠大脑示意图，其中红色和绿色活性传感器分布在两个不同的细胞群中，它们的轴突束投射到同一个下游脑区。光纤插管用于收集来自细胞体以及神经末梢的信号。右图展示了使用Prime 95B从神经末梢获取的初始荧光与荧光变化的关系，此前这些信号因太弱而无法通过光度法可靠检测。使用Prime 95B，可可靠检测到达到10%或更高的dF/F值。
背景
洛克菲勒大学神经动力学与认知实验室的Priya Rajesethupathy博士及其同事对记忆过程感兴趣。他们整合了从基因组学、转录组学、光遗传学到成像等多种方法，旨在从突触尺度到数百至数千个神经元集合，乃至最终的动物行为尺度，来研究记忆的形成与提取。
长期以来，人们一直认为大脑的海马体区域是记忆形成的地方，但拉杰塞图帕蒂博士最近表明，连接海马体与前额叶皮层的神经束对于提取记忆至关重要。
挑战
Rajesethupathy博士的实验室经常测量在虚拟三维世界中活动的小鼠深层脑区的神经元活动。为了获取特定细胞体和神经束末端的神经活动信息，他们会植入光纤，以传递激发光并回收感兴趣脑区内神经活动传感器的荧光变化。
从细胞体收集信号可能比从神经束末端收集信号更容易。他们使用的传感器位于细胞质中，由于神经末端束的体积较小，因此包含的传感器也较少。这意味着它们产生的信号往往过于微弱，传统的光电倍增管(PMT)和sCMOS传感器无法检测到。此外，他们还旨在以与神经元激活相关的速度记录信号，这种速度可能快至毫秒级。
Prime 95B 的低噪声和高量子效率使我们能够从即使是神经支配稀疏的末梢中获得良好的信噪比和快速采样。——Priya Rajasethupathy 博士
解决方案
神经动力学与认知实验室现在使用 Teledyne PhotometricsPrime 95B sCMOS 相机，通过光纤收集来自大脑不同区域的光信号。
光纤可以收集特定区域的光信号，但在这一过程中会丢失空间信息。以往的相机方案虽然能从植入在细胞体群附近的纤维中获得良好的信噪比和高时间精度，但无法从轴突突触丰富的区域获取信号。
Rajasethupathy博士告诉我们：“使用Prime 95B，我们能够非常高效地从神经末梢收集这些微弱信号，并获得良好的信噪比(如图1所示)。这揭示了新的生物学现象，令我们兴奋不已，期待进一步探索。”
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