Ultrafast high-contrast voltage imaging in freely moving animals
自由移动动物的超快高对比度电压成像
基本信息
- 批准号:10445419
- 负责人:
- 金额:$ 65.51万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2022
- 资助国家:美国
- 起止时间:2022-03-15 至 2025-02-28
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:AdoptionAnatomyAnimalsAreaBehaviorBrainCellsCommunitiesConfocal MicroscopyCoupledDataDendritesDetectionDevelopmentFiberGenerationsGoalsHeadImageIndividualLabelLateralLightLightingMethodsMicroscopeMicroscopyMusNeuronsNeurosciencesNoiseOutcomePerformancePopulationPositioning AttributeResolutionScanningSideSignal TransductionSocial InteractionSpeedSystemTimeTissuesanimal imagingawakebasebehavioral studycontrast imagingflexibilityimaging platformimaging probeimaging systemimprovedinstrumentinterestmillisecondoptical imagingprototyperelating to nervous systemspatiotemporaltheoriestoolvoltageway finding
项目摘要
ABSTRACT
We propose to develop a targeted illumination confocal (TICO) microscope to enable high speed,
large-scale voltage imaging in the brain. This microscope will be based on the combination of two
key strategies. The first strategy is high-speed confocal microscopy based on line scanning. The
benefit of confocal microscopy is that out-of-focus background is largely rejected by the use of slit
detection. We will supplement this background rejection with the additional strategy of targeted
illumination. In this way, we will confine our excitation light only to pre-selected regions of interests
(e.g., cell bodies or dendrites), minimizing the generation of out-of-focus background in the first
place. These strategies will be implemented with the use of a double-sided scanning mechanism
that will enable us to perform fast scanning to fully exploit the ultrafast throughput and remarkably
low noise capabilities of state-of-the-art CMOS cameras. By combining the complementary
advantages of confocal detection and targeted illumination, we expect to significantly improve the
contrast and SNR of our voltage imaging relative to the current methods based on cameras.
Our specific aims are to build two dual-region TICO microscopes, one adapted for head-fixed
animal imaging, and the other adapted for freely moving animal imaging using a miniature
microscope objective coupled by a flexible fiber bundle. Establishing the feasibility of TICO
microscopy in freely moving animals would constitute a major breakthrough and will lay the
groundwork for future research into the relations between voltage activity and behavior in natural
conditions. The ability to image freely moving animals will be indispensable for this goal.
抽象的
我们建议开发一种靶向照明共焦 (TICO) 显微镜,以实现高速、
大脑中的大规模电压成像。该显微镜将基于两种技术的组合
关键策略。第一个策略是基于线扫描的高速共焦显微镜。这
共焦显微镜的优点是通过使用狭缝很大程度上消除了离焦背景
检测。我们将通过有针对性的附加策略来补充这种背景拒绝
照明。通过这种方式,我们将激发光限制在预先选定的感兴趣区域
(例如,细胞体或树突),最大限度地减少第一眼中失焦背景的产生
地方。这些策略将通过使用双面扫描机制来实施
这将使我们能够执行快速扫描,以充分利用超快的吞吐量,并且显着
最先进的 CMOS 相机的低噪声能力。通过结合互补
共焦检测和定向照明的优点,我们期望显着提高
相对于当前基于相机的方法,我们的电压成像的对比度和信噪比。
我们的具体目标是建造两台双区域 TICO 显微镜,其中一台适用于头部固定
动物成像,另一个适用于使用微型相机自由移动的动物成像
由柔性光纤束耦合的显微镜物镜。确立TICO的可行性
自由活动动物的显微镜检查将构成重大突破,并将奠定
为未来研究电压活动与自然行为之间的关系奠定基础
状况。对于这个目标来说,对自由移动的动物进行成像的能力是必不可少的。
项目成果
期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Large-scale deep tissue voltage imaging with targeted illumination confocal microscopy.
使用靶向照明共聚焦显微镜进行大规模深层组织电压成像。
- DOI:
- 发表时间:2023-07-21
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Xiao, Sheng;Cunningham, William J;Kondabolu, Krishnakanth;Lowet, Eric;Moya, Maria V;Mount, Rebecca;Ravasio, Cara;Economo, Michael N;Han, Xue;Mertz, Jerome
- 通讯作者:Mertz, Jerome
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