Optimization, application and dissemination of high-speed hybrid multiphoton volumetric imaging technologies

高速混合多光子体积成像技术的优化、应用和推广

基本信息

  • 批准号:
    10471831
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 95.45万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2020-09-01 至 2024-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

PROJECT SUMMARY / ABSTRACT Understanding how cognitively-relevant behavioral functions emerge from activity patterns of identified cell- types is predicated on the ability to record large-scale ensemble dynamics from genetically-identified and longitudinally-tracked neuronal populations across multiple brain regions and layers with high spatial and temporal resolution over behaviorally-relevant time-scales. Two-photon scanning microscopy in combination with genetically-encoded calcium (Ca2+) indicators is currently the most essential tool for in vivo optical recording of neuronal activity, its application to deep brain regions. However, currently the commercially available 2pM systems are limited in their applications due to constraints related to the obtainable imaging depth, volumetric field-of-view (VFOV), and temporal resolution at which neuronal population dynamics can be effectively captured. We have recently developed and demonstrated the proof of principle of a new high-speed volumetric Ca2+-imaging platform termed Hybrid Multiplexed Sculpted Light (HyMS) Microscopy that combines 2pM with three-photon microscopy (3pM). HyMS allows for volumetric recording of neuroactivity at single-cell resolution within volumes up to ~1 × 1 × 1.22 mm at up to 17 Hz in cortical as well as sub-cortical regions of awake behaving mice. The impact of this tool will depend on a successful optimization, neurobiological application and dissemination strategy within the neuroscience community. While we will provide open source access for technically skilled labs, given the technical complexity and costs of such a system, the most effective strategy is through partnership with industry and through commercialization of the system. Here we propose a roadmap towards this objective. Building on our current existing system, we will implement a number of technical refinements and optimizations. Leveraging the ongoing collaboration with the Losonczy Lab at the Columbia University, we will use our optimized HyMS system to perform high-speed multiphoton volumetric Ca2+ imaging of functional circuitry across the entire depth of the mouse dorsal hippocampus (HPC), encompassing all major regions of the HPC trisynaptic circuitry. This application will provide us valuable feedback for further optimization and refinement and development of our HyMS prototype system. In parallel, we will develop together with our industrial partner a first prototype of the HyMS system (-HyMS) This prototype will be again used and tested by the Losonczy Lab. The obtained insights and user feedback from their application will drive the development of a beta prototype (-HyMS) which will be used to engage broader local users as beta testers. 9 user labs, mainly from the NYC area, with a broad range of biological questions and applications, will participate as beta testers and provide us with iterative user feedback which will ultimately drive and be incorporated both into the into the commercialization of HyMS as well its open source model of the access to this technology.
项目概要/摘要 了解认知相关的行为功能如何从已识别细胞的活动模式中产生 类型取决于从基因识别和记录大规模系综动态的能力 跨多个大脑区域和层的纵向跟踪神经群体,具有高空间和 行为相关时间尺度上的时间分辨率组合。 具有基因编码的钙(Ca2+)指示剂是目前体内光学最重要的工具 神经活动的记录及其在大脑深部区域的应用然而,目前商业化。 由于与可获得的成像相关的限制,可用的 2pM 系统的应用受到限制 深度、体积视场 (VFOV) 和时间分辨率,神经群体动态可以在这些分辨率下进行 我们最近开发并演示了一种新的高速原理的证明。 体积 Ca2+ 成像平台,称为混合多重雕刻光 (HyMS) 显微镜,结合了 2pM 与三光子显微镜 (3pM) 可以对单细胞的神经活动进行体积记录。 在高达 17 Hz 的皮质和皮质下区域,体积内的分辨率高达 ~1 × 1 × 1.22 mm 该工具对清醒行为的小鼠的影响将取决于神经生物学的成功优化。 神经科学界的应用和传播策略,同时我们将提供开源。 考虑到此类系统的技术复杂性和成本,技术熟练的实验室的访问权限是最有效的 战略是通过与工业界的合作以及系统的商业化来实现。 为实现这一目标,我们将在现有系统的基础上实施一系列路线图。 利用与Losonczy 实验室的持续合作。 哥伦比亚大学,我们将使用我们优化的 HyMS 系统来执行高速多光子体积测量 对小鼠背侧海马 (HPC) 整个深度的功能电路进行 Ca2+ 成像, 涵盖 HPC 三突触电路的所有主要区域 该应用将为我们提供有价值的信息。 同时,进一步优化、完善和开发我们的 HyMS 原型系统。 我们将与我们的工业合作伙伴一起开发 HyMS 系统的第一个原型 (-HyMS) Losonczy 实验室将再次使用和测试原型,并从他们获得的见解和用户反馈中进行测试。 应用程序将推动测试原型 (-HyMS) 的开发,该原型将用于吸引更广泛的本地参与 用户作为 beta 测试人员。 9 个用户实验室,主要来自纽约地区,具有广泛的生物学问题和 应用程序,将作为 Beta 测试人员参与并向我们提供迭代的用户反馈,最终将 推动并纳入 HyMS 及其开源模型的商业化 获得这项技术。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Attila Losonczy其他文献

Attila Losonczy的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Attila Losonczy', 18)}}的其他基金

Local Circuit Control of Rapid Plasticity and Tunable Ensemble Formation in the Hippocampus
海马体快速可塑性和可调系综形成的局部电路控制
  • 批准号:
    10725714
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 95.45万
  • 项目类别:
Activity-dependent endocannabinoid control in epilepsy
癫痫的活动依赖性内源性大麻素控制
  • 批准号:
    10639147
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 95.45万
  • 项目类别:
2023 NINDS Landis Mentorship Award - Administrative Supplement to NS121106 Control of Axon Initial Segment in Epilepsy
2023 年 NINDS 兰迪斯指导奖 - NS121106 癫痫轴突初始段控制的行政补充
  • 批准号:
    10896844
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 95.45万
  • 项目类别:
Experimental and modeling investigations into microcircuit, cellular and subcellular determinants of hippocampal ensemble recruitment to contextual representations
对海马体集合招募到情境表征的微电路、细胞和亚细胞决定因素的实验和建模研究
  • 批准号:
    10097137
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 95.45万
  • 项目类别:
Control of Axon Initial Segment in Epilepsy
癫痫轴突起始段的控制
  • 批准号:
    10183360
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 95.45万
  • 项目类别:
Control of Axon Initial Segment in Epilepsy
癫痫轴突起始段的控制
  • 批准号:
    10383771
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 95.45万
  • 项目类别:
Experimental and modeling investigations into microcircuit, cellular and subcellular determinants of hippocampal ensemble recruitment to contextual representations
对海马体集合招募到情境表征的微电路、细胞和亚细胞决定因素的实验和建模研究
  • 批准号:
    10535439
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 95.45万
  • 项目类别:
Control of Axon Initial Segment in Epilepsy
癫痫轴突起始段的控制
  • 批准号:
    10600120
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 95.45万
  • 项目类别:
Experimental and modeling investigations into microcircuit, cellular and subcellular determinants of hippocampal ensemble recruitment to contextual representations
对海马体集合招募到情境表征的微电路、细胞和亚细胞决定因素的实验和建模研究
  • 批准号:
    10321652
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 95.45万
  • 项目类别:
Optimization, application and dissemination of high-speed hybrid multiphoton volumetric imaging technologies
高速混合多光子体积成像技术的优化、应用和推广
  • 批准号:
    10681436
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 95.45万
  • 项目类别:

相似国自然基金

蛋白法尼基化修饰对水稻边界区域和腋生分生组织发育的调控机制
  • 批准号:
    32300312
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
基于能动性-结构组态效应的区域创业活动空间依赖与突破
  • 批准号:
    42371173
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    46 万元
  • 项目类别:
    面上项目
包含低序列复杂度区域蛋白质相分离的跨尺度构象关联性研究
  • 批准号:
    22303060
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
基于原位检-监测协同的大面积表层混凝土传输性能劣化区域快速识别方法研究
  • 批准号:
    52378218
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目
面向复杂应急区域的移动基站信号覆盖问题研究
  • 批准号:
    72301209
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似海外基金

The functions of dopamine signaling during sleep in memory
睡眠期间多巴胺信号在记忆中的作用
  • 批准号:
    10649893
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 95.45万
  • 项目类别:
Neuroprotective Potential of Vaccination Against SARS-CoV-2 in Nonhuman Primates
SARS-CoV-2 疫苗对非人灵长类动物的神经保护潜力
  • 批准号:
    10646617
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 95.45万
  • 项目类别:
Imaging transcriptomics across developmental stages of early psychotic illness
早期精神病发展阶段的转录组学成像
  • 批准号:
    10664783
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 95.45万
  • 项目类别:
VTA dopamine connectivity and functional responses to drugs of abuse
VTA 多巴胺连接和对滥用药物的功能反应
  • 批准号:
    10665966
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 95.45万
  • 项目类别:
Melanocortin-3 receptor in feeding and anxiety neural circuits
进食和焦虑神经回路中的 Melanocortin-3 受体
  • 批准号:
    10662026
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 95.45万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了