多倫多大學(xué)兒童醫(yī)院的博士生 Neil Merovitch 是一位神經(jīng)科學(xué)研究員，從事此工作的部分原因是他曾患有肌張力障礙，這是一種運(yùn)動(dòng)障礙。 

Neil Merovitch

加拿大多倫多大學(xué)研究員

“我目前的研究重點(diǎn)是斑馬魚(yú)的社會(huì)行為。斑馬魚(yú)是一種研究神經(jīng)科學(xué)的生物模型，因?yàn)樗鼈兊纳窠?jīng)系統(tǒng)很簡(jiǎn)單，并且遺傳特性與人類相似。我正在與同事合作研究參與社會(huì)識(shí)別的特定大腦區(qū)域，以及在此過(guò)程中大腦中的聯(lián)系是如何加強(qiáng)或削弱的。其中一些研究使用了 Cofilin 這種過(guò)度表達(dá)蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)基因斑馬魚(yú)，這種蛋白質(zhì)已知在大腦連接的形成和修改中起重要作用。這種蛋白質(zhì)與綠色熒光蛋白 (GFP) 融合后，就能夠用熒光顯微鏡觀察到。”

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，Neil 想使用 GFP 報(bào)告基因來(lái)描繪與社會(huì)記憶相關(guān)的連接的變化。這些記憶是在社交互動(dòng)過(guò)程中形成的，例如，區(qū)分新來(lái)的和熟悉的斑馬魚(yú)。在相關(guān)實(shí)驗(yàn)中，使用了比 GFP 波長(zhǎng)更長(zhǎng)的熒光報(bào)告基因。Neil 想通過(guò)更適合的顯微鏡來(lái)解決這一難題。

Neil 一直與研究技術(shù)人員 Georgiana Forguson 和 Daphne Tam 合作，并擁有非常合適的研究工具： 配備兩臺(tái)相干公司激光器的先進(jìn)多光子顯微鏡。其中一臺(tái)是920 nm固定波長(zhǎng)的Axon激光器，可實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的 GFP 雙光子激發(fā)。另一個(gè)是雙輸出可波長(zhǎng)可調(diào)諧的 Chameleon Discovery NX，一路輸出波長(zhǎng)調(diào)諧范圍為660—1320 nm，另外一路固定輸出波長(zhǎng)為1040 nm�？梢詫�(shí)現(xiàn)高亮度和高對(duì)比度的深層多光子顯微成像，適用于神經(jīng)科學(xué)的活體組織成像和其它活體研究。

這兩個(gè)激光器互相配合，即使紅色熒光報(bào)告分子在雙光子激發(fā)下所需的長(zhǎng)波長(zhǎng)下也能提供充足的功率。兩臺(tái)激光器都包含集成的全功率控制 (TPC) 功能，通過(guò)集成的AOM可對(duì)激光功率進(jìn)行快速控制或調(diào)制，以簡(jiǎn)化更深層次的成像以及在快速掃描期間實(shí)現(xiàn)消隱。

多倫多大學(xué)所用多光子顯微鏡系統(tǒng)中包括可調(diào)諧激光器 (Chameleon Discovery) 和固定波長(zhǎng)激光器 ( Axon 920)，可節(jié)省寶貴的平臺(tái)空間，同時(shí)改善成像靈活性。

圖片由多倫多大學(xué)的 Neil Merovitch 提供。

01  Chameleon Discovery NX

02  Axon

Neil 認(rèn)為，除了光學(xué)性能（例如波長(zhǎng)調(diào)諧和功率）之外，Axon 和 Discovery 的 TPC 功能是在此類實(shí)時(shí)成像中的主要優(yōu)勢(shì)之一。他還指出，與相干公司簽訂替換服務(wù)合同意義重大。

Neil Merovitch

加拿大多倫多大學(xué)研究員

“如果我們?cè)谑褂萌魏我慌_(tái)激光器時(shí)遇到任何問(wèn)題，相干公司將立即向我們提供替換機(jī)，這樣基本上沒(méi)有停機(jī)時(shí)間，我們非常安心。”

截至 2022 年，Neil 報(bào)告說(shuō)他已經(jīng)在收集和分析使用這種多功能顯微鏡獲得的新數(shù)據(jù) ——請(qǐng)參見(jiàn)下圖中的示例。 

成年斑馬魚(yú)前腦的代表性圖像。轉(zhuǎn)基因神經(jīng)元過(guò)度表達(dá)蛋白 Cofilin（與 GFP 融合），目前已知這種蛋白在高濃度下會(huì)形成桿狀結(jié)構(gòu)。GFP 在 940 nm 波長(zhǎng)下激發(fā)。激發(fā)源：Chameleon Discovery TPC。圖像是最大強(qiáng)度投影 z 堆棧（23 個(gè)切片，每個(gè) 2 um），按深度進(jìn)行顏色編碼。

圖片由多倫多大學(xué)的 Neil Merovitch 提供。

Neil Merovitch

加拿大多倫多大學(xué)研究員

“這項(xiàng)工作有望幫助我們更全面地了解社會(huì)記憶缺陷的神經(jīng)學(xué)基礎(chǔ)，一些患有神經(jīng)發(fā)育和智力障礙的個(gè)體就存在這種問(wèn)題。我的目標(biāo)是，這項(xiàng)工作有朝一日可以幫助其他人，就像對(duì)肌張力障礙的研究幫助了我一樣。”

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