我國學(xué)者在清醒獼猴長(cháng)時(shí)期雙光子成像技術(shù)方面取得重要進(jìn)展
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發(fā)布時(shí)間：2017-02-22
在國家自然科學(xué)基金國家杰出青年科學(xué)基金項目（項目編號：30525016）等經(jīng)費的支持下，北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院唐世明課題組在清醒獼猴長(cháng)時(shí)期雙光子成像技術(shù)方面取得重要進(jìn)展。相關(guān)研究成果以“Long-Term Two-Photon Imaging in Awake Macaque Monkey”（清醒獼猴長(cháng)時(shí)期雙光子成像）為題于2017年2月16日在Neuron上在線(xiàn)發(fā)表。北京大學(xué)生命科學(xué)中心李明博士為第一作者，北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院、麥戈文腦科學(xué)研究所唐世明研究員為通訊作者。論文鏈接為：http://www.cell.com/neuron/pdf/S0896-6273(17)30051-X.pdf.
獼猴在認知行為、腦結構及功能方面都非常接近于人類(lèi)，是人類(lèi)腦疾病、視覺(jué)認知及其他高級認知功能研究理想的模式動(dòng)物。雙光子成像技術(shù)因其能以單細胞甚至單突觸分辨率觀(guān)察腦皮層大量神經(jīng)元活動(dòng)，近年來(lái)在神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域獲得廣泛應用。但由于大動(dòng)物存在腦表面組織增生嚴重、腦組織跳動(dòng)大、基因編碼探針的表達效率低等困難，清醒獼猴腦部神經(jīng)活動(dòng)長(cháng)時(shí)期的雙光子成像一直未能實(shí)現，是該領(lǐng)域研究中一個(gè)國際公認的技術(shù)瓶頸。
唐世明課題組通過(guò)在獼猴視覺(jué)皮層顯微注射腺相關(guān)病毒（AAV），轉入編碼鈣探針GCaMP5、GCaMP6s基因，并在獼猴視覺(jué)皮層獲得長(cháng)穩定高效表達，結合新設計的能有效防止顱內感染及硬腦膜增生的成像窗口，獲得可保持長(cháng)達數月的穩定光學(xué)質(zhì)量；同時(shí)通過(guò)改進(jìn)頭部固定裝置以及圖像移動(dòng)修正，獲得了穩定的圖像和高質(zhì)量的神經(jīng)活動(dòng)信號，最終在清醒獼猴認知行為條件下，實(shí)現了穩定時(shí)間超過(guò)6個(gè)月的雙光子成像。課題組還首次實(shí)現了在清醒獼猴雙光子成像下，同時(shí)進(jìn)行神經(jīng)元胞內記錄及單細胞電轉等電生理操作和研究，證明了鈣探針信號與神經(jīng)元活動(dòng)大范圍的線(xiàn)性關(guān)系（10Hz～150Hz），并實(shí)現獼猴腦皮層神經(jīng)元稀疏轉染和樹(shù)突成像。
清醒獼猴長(cháng)時(shí)期雙光子成像技術(shù)的開(kāi)展，將對人類(lèi)腦疾病、視覺(jué)認知及其他高級認知功能的研究帶來(lái)極大的便利。
獼猴腦雙光子成像圖。A：視皮層V1的成像窗口；B：高質(zhì)量的神經(jīng)細胞圖像；C：可實(shí)現不同層面/深度的成像。
