Grupos de pesquisa liderados pelo Prof. Bi Guoqiang, da Universidade de Ciência e Tecnologia da China (USTC), e pelo Prof. foram aplicados a observações neuro. O estudo foi publicado na National Science Review .



Microscópios montados na cabeça são aplicados para imagens de cálcio em animais que se comportam livremente. No entanto, as restrições de espaço e peso continuam a ser uma barreira. Neste estudo, os pesquisadores propuseram um microscópio de imagem neuronal totalmente integrado (TINIscope) com designs ópticos, eletrônicos e mecânicos otimizados. Pesando 0,43g, o TINIscope é o mais leve entre os atuais microscópios de cabeça. Devido à sua compactação, o TINIscope é capaz de gerar imagens de cálcio em múltiplas regiões.

Em vez de usar um chip serializador, o sensor de imagem transmite diretamente os dados serializados, reduzindo assim grande parte do tamanho. Alguns outros componentes também foram cortados, restando apenas peças essenciais. O sensor encolhido permitiu um design de iluminação otimizado para reduzir ainda mais a distância entre os componentes ópticos.

O TINIscope aplicou um design inovador com a colocação do sensor CMOS na lateral e excitação LED na parte superior. Com espelhos dicróicos aplicados para refletir a fluorescência de emissão aos sensores, vários TINIscopes poderiam ser girados para distribuir seus sensores espacialmente. Portanto, a imagem multirregional foi alcançada. Finalmente, foi desenvolvido um comutador para evitar o emaranhamento causado pelo movimento do mouse.

No experimento, a proteína fluorescente sensível ao cálcio GCaMP6s foi aplicada, e cada uma das quatro sub-regiões do hipocampo de um camundongo foi implantada com uma lente GRIN. O equipamento do TINIscope não teve impacto óbvio no comportamento dos ratos.

Um teste de labirinto em T e um teste de arena de campo aberto modificado foram então realizados, e a análise de informações mútuas foi usada para identificar neurônios exibindo sintonia espacial. Os resultados mostraram que todas as regiões registradas continham neurônios sintonizados espacialmente com uma proporção de aproximadamente 20%.

Aproveitando a compactação do TINIscope, outros módulos poderiam ser combinados para realizar experimentos multimodais. Os pesquisadores integraram o TINIscope com estimulação optogenética e estimulação elétrica e registraram os neurônios que responderam aos estímulos.

Também foram realizadas imagens de cálcio em conjunto com registros de eletrodos na mesma região do cérebro, que foram capazes de detectar formas de onda distintas que se propagavam no hipocampo, como ondulações de ondas agudas.

Mais informações: Feng Xue et al, Imagem de cálcio multirregional em camundongos de comportamento livre com microscópios de fluorescência ultracompactos montados na cabeça, National Science Review (2023). DOI:10.1093/nsr/nwad294
Fornecido pela Universidade de Ciência e Tecnologia da China