基于双侧照明光片显微镜的运动果蝇幼虫中枢系统神经元成像

发布时间：2022-01-16 02:10

　　有关果蝇幼虫的神经元和神经环路的研究基本上都是在固定或解剖的幼虫中进行,但是行为过程中的活体幼虫中的神经元发放到底是什么样子的呢,要想知道幼虫行为过程中的神经元发放情况,就需要实时监测自由运动中幼虫的神经元活跃情况。为此,我们搭建了一套基于高斯激光束的双侧照明光片显微镜系统,光损伤小,时间分辨率最高可达50 Hz。另外,我们还设计了一定规格的微流控芯片,来限制幼虫在z轴上下的运动。采用30μm厚度的光片,我们成功实现了对运动中幼虫VNC的神经元活性钙成像信号的记录。我们探索了一龄幼虫PMSIs神经元在前进蠕动中的神经元发放规律,同时记录了PMSIs的神经活动信号和身体体节的收缩,发现在前进蠕动时,PMSIs神经元从后往前顺序性发放,并且和对应体节的收缩高度一致。有趣的是,我们还发现了一个新现象,当前进蠕动波到达A1体节时,PMSIs神经元还可能会发起从前往后顺序性发放的反向波,这在之前的研究中从未报道过。双侧照明光片成像系统的建立为之后探究活体自由运动的果蝇幼虫的在体神经元功能成像奠定了基础。 

【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

LSFM成像基本原理[16]

浙江大学硕士学位论文第二章搭建双侧照明光片显微镜成像系统6由于高斯光本身的特性符合下面的公式[17]，CP=2Zr=22CP代表视野范围（FOV）,Zr代表瑞利范围，ω表示光片的束腰，λ表示波长。瑞利范围是指光束沿着光传播的方向，从其腰部到其面积为腰部面积两倍的截面的距离。由公式可知，瑞利范围和束腰大小成正比。光片的厚度和光片的束腰成正比。所以，在特定的波长下，光片越薄，束腰越小，瑞利范围也越小，可成像的范围也校反之，光片厚度增加，束腰增大，瑞利范围增大，成像范围也增大。在光片显微镜成像时，一直存在这样的矛盾，光片厚度和视野范围不可兼得，薄光片意味着光能量的集中，分辨率较高，但却只适用较小的视野范围，厚光片意味着分辨率没那么高，但可以适用较大的视野范围。如图2.2。图2.2光片厚度和成像视野范围（FOV）的关系[16]2.2系统装置2.2.1照明系统我们采用镭志威品牌波长为488nm和561nm双通道耦合的单模光纤激光器，每个波长的激光功率要求达到10mW以上。光路如图2.3，从单模光纤激光器里出来的光是束腰小的高斯光，之后通过一个准直透镜（CM，collimator），将束腰小的高斯光转换成束腰很大近似直线的高斯光，此时，高斯光的横截面是一个直径为3.3mm的圆。先通过一个凸透镜（L，lens），再通过一个柱透镜（CL1，cylindrical

图2.3双侧照明光路图示意图

【参考文献】：
期刊论文
[1]A Neuronal Pathway that Commands Deceleration in Drosophila Larval Light-Avoidance[J]. Caixia Gong,Zhenhuan Ouyang,Weiqiao Zhao,Jie Wang,Kun Li,Peipei Zhou,Ting Zhao,Nenggan Zheng,Zhefeng Gong.  Neuroscience Bulletin. 2019(06)



本文编号：3591733