اپتوژنتیک متکی بر میکروسکوپ چند فتونی است

شکل 1: میکروسکوپ چند فتونی، وضوح سه بعدی ذاتی را فراهم می کند. با فشرده سازی معمولی (تک فوتون) نمونه ها، فلورسنس در امتداد تمام مسیر پرتو هیجان آور است. با جذب چند فتونی، فلورسانس تنها با شدت بالا در پرتو تحریک می شود

شکل 2: در آزمایش اپتوژنتیک  معمولی، دو طول موج های مختلف مورد نیاز است - یکی برای فعال سازی عکس نورون هدف (ها) و یک طول موج دوم برای تشخیص کاج های یون در نورون های متصل است.

میکروسکوپ چند فتونی و اپتوژنتیک

زمینه علمی عصب شناسی به دلیل سطح قابل توجه مالی آن، کاربرد کلیدی برای میکروسکوپ های نوری چند فتونی است. به علاوه، میکروسکوپ چندفوتونی توانایی ارائه تصاویر با نورونهای با وضوح بالا در قشر حیوانات زنده را ارائه می دهد. به ویژه، تکنیک اپتوژنتیک امکان بینش جدید در سطح نورونهای فردی را فراهم می کند، به این ترتیب می توان آنها را با عملکرد در شبکه عصبی و سطح واقعی بیمار همسان سازد. در این مقاله بررسی شده است که چگونه قدرت بالاتر و طول موج های طولانی تر از لیزرهای قابل تنظیم، محققان را قادر می سازد تا این مطالعات اپتوژنتیک را در شبکه های بزرگتر نورون ها انجام دهند.

میکروسکوپ چندفوتونی یکی از قوی ترین ابزارهای تصویربرداری برای تحقیقات علوم زیستی و برنامه های کاربردی قبل از بالینی است؛ زیرا دارای وضوح سه بعدی ذاتی با آسیب کمتری به نمونه های زنده است. در میکروسکوپ چند فتونی، یک لیزر فوق سریع با عمق هدف در نمونه محکم شده است. یک لیزر فوقالعاده یک جریان پر از پالس با پهنای باند (طول پالس) با فرکانس بالا (تا 100 مگاهرتز) را به اندازه چند دهم femtoseconds فراهم می کند. در فوکوس کانونی، و تنها در فوکوس کانونی، شدت اوج به اندازه کافی بالا است تا دو فوتون یا حتی سه جذب فوتون را بسوزانیم (شکل 1). به عنوان مثال، یک رنگ فلورسنت که به طور معمول نور آبی را در 450 نانومتر جذب می کند می تواند با استفاده از یک لیزر فوق العاده 900 نانومتری تجسم یابد. با اسکن پرتو لیزر متمرکز، یک تصویر سه بعدی به سرعت ساخته می شود.