研究目的
利用超薄短多模光纤探针展示全场光学相干显微镜(OCM)技术,实现活体大鼠脑部成像,获取神经纤维的高分辨率三维图像。
研究成果
该研究成功展示了超薄SMMF探针用于活体大鼠脑成像中的全场光学相干显微技术(OCM),实现了高轴向和横向分辨率?;竦昧松窬宋娜枷瘢允境隹帕W葱翁投滔宋峁?。信号强度与插入长度的依赖关系表明,最大纤维密度出现在皮层底部附近。SMMF探针在神经科学深部组织成像中具有应用潜力,但需进一步优化以提升性能和适用性。
研究不足
面扫描图像中的信号强度受线偏振模式影响,且单模微光纤端面与组织的接触可能不理想。测量速度较慢(每次扫描5分钟),系统尺寸和灵敏度需改进才能实际应用。组织移动和空间分辨率会影响图像连续性,难以观察长而连续的神经纤维。
1:实验设计与方法选择:
采用四步相移时域全场光学相干显微技术。对系统进行改进以减少光线反射进入CCD相机。使用卤素灯提供照明,通过CCD相机采集干涉图像。
2:样本选择与数据来源:
选用两只雄性Wistar大鼠作为生物样本。麻醉大鼠后在其颅骨上开窗以暴露大脑皮层。在避开血管的特定脑区位置进行测量。
3:实验设备与材料清单:
包括卤素灯、显微镜物镜、带通滤波器、偏振片、半波片、四分之一波片、非偏振分束器、可变中性密度滤光片、色散补偿器、配备压电陶瓷的参考镜、SMMF探针(芯径50微米,外径125微米,长度7.4毫米)、CCD相机(AVT Manta G-033)、光纤切割器(藤仓CT-22)、激光位移传感器(基恩士LC-2450)、生物电放大器(日本光电MEG-1200)、前置放大器(日本光电JH-110J)、立体定位仪、三维微米级载物台、不锈钢夹具及生理盐水溶液。
4:4毫米)、CCD相机(AVT Manta G-033)、光纤切割器(藤仓CT-22)、激光位移传感器(基恩士LC-2450)、生物电放大器(日本光电MEG-1200)、前置放大器(日本光电JH-110J)、立体定位仪、三维微米级载物台、不锈钢夹具及生理盐水溶液。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:通过微米级载物台将SMMF插入大鼠大脑皮层。通过参考镜以2微米为步进在147微米深度范围内扫描获取面阵OCM图像。每个深度处进行图像平均处理,插入长度设置为0至4毫米范围。同步监测皮层与颅骨位移情况,并记录心电图以确保稳定性。
5:数据分析方法:
使用ImageJ软件(v.1.49d)配合体积查看器v.1.31进行三维可视化分析。通过信号强度求和积分研究其与插入长度及深度的依赖关系。采用边缘响应函数和理论计算测定空间分辨率。
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CCD camera
Manta G-033
AVT
Capturing interference images for OCM
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CT-22
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Cutting the multimode fiber to create the SMMF probe
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Focusing light in the reference and signal arms
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Measuring displacements of skull and cortex surfaces
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Recording electrocardiograms (EKGs)
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