High-Performance Imaging Through Scattering Living Tissue

通过散射活组织进行高性能成像

基本信息

  • 批准号:
    9369530
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 91.91万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2017
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2017-09-01 至 2021-07-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The ability to dynamically image, using fluorescent probes, neural activity and other fast physiological events in living brains has begun to revolutionize neuroscience. The fundamental limitation of optical scattering in living tissue, which limits fast imaging to shallow depths, has attracted much attention from hardware inventors, who have developed a diversity of strategies -- ranging from multiphoton laser-scanning microscopy, to adaptive optics approaches that attempt to invert tissue scattering. However, imaging extended volumes of brain tissue, at rates that keep up with fast events like action potentials, remains a challenge. We here propose to invert the problem, and make the living brain, itself, more transparent. By developing chemicals that safely and efficaciously smooth out refractive index inhomogeneities that scatter light, we will enable observation of high speed neural processes throughout extended volumes, e.g. entire cortical microcircuits (and potentially, across arbitrary scales). In this way, neuroscientists will be able to analyze the neural activity patterns across circuits underlying complex phenomena like emotions, decisions, and actions, and that contribute to disease states. Beyond neuroscience, our technology may broadly improve the observation of high-speed physiological events in the living body, of importance to immunity, development, cancer, and other parts of biology and medicine.
使用荧光探针,神经活动和其他快速生理事件动态图像的能力 活着的大脑已经开始彻底改变神经科学。光学散射在生活中的基本限制 将快速成像限制为浅深度的组织吸引了硬件发明者的广泛关注, 已经开发了多种策略 - 从多光子激光扫描显微镜到自适应 光学器件接近试图反转组织散射的方法。但是,成像脑组织的扩展体积 以与动作电位这样的快速事件的速度保持稳定的速度,仍然是一个挑战。我们在这里建议倒转 问题,使活体大脑本身更加透明。通过开发安全和 有效地平滑折射率的折射率不均匀性,我们将能够观察到高 速度神经过程遍布延长的体积,例如整个皮质微电路(有可能遍历 任意量表)。这样,神经科学家将能够分析跨电路的神经活动模式 基本的复杂现象,例如情绪,决策和行动,并导致疾病状态。 除了神经科学之外,我们的技术可能会广泛改善对高速生理事件的观察 在生命机构中,对免疫,发育,癌症和生物学和医学的其他部分重要。

项目成果

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