میکروسکوپ های پوشیدنی 1P

 

 

سیستم های میکروسکوپ رومیزی، مانند آنچه در شکل 18 در بالا نشان داده شده است، نیاز به تثبیت سر حیوان در زیر میکروسکوپ دارد. این حالت با بسیاری از رفتارها ناسازگار است. سیستم‌های تصویربرداری پوشیدنی برای امکان اندازه‌گیری در ارگانیسم‌های مدلی که آزادانه حرکت می‌کنند، از جوندگان گرفته تا فنچ‌های گورخری و نخستی‌ها توسعه داده شده‌اند. ۳۵۲،۳۷۲،۳۷۳ این میکروسکوپ‌های کوچک (یا «مینی‌سکوپ») در چندین پیاده‌سازی در رابطه با قابلیت‌های تصویربرداری، اندازه و وزن بسته به نیازهای آزمایشی وجود دارند. بسیاری از آنها در حال حاضر متصل هستند (یعنی از طریق سیم‌های انعطاف‌پذیر و در برخی موارد فیبرها به سیستم جمع‌آوری داده متصل می‌شوند)، که امکان اندازه‌گیری در طول سنجش‌های رفتاری را که معمولاً در محیط‌های تحقیقاتی استفاده می‌شوند، می‌دهند. اکثر آنها برای ارائه ویژگی و کنتراست لازم برای مطالعه سیگنال های سلولی یا مولکولی مورد علاقه، به شاخص های فلورسنت متکی هستند.

مینی‌سکوپ‌های 1P معمولاً از LED‌های یکپارچه یا لیزرهای DPSS متصل به فیبر برای تحریک فلورسانس و سنسورهای تصویر CMOS (نیمه‌رسانای اکسید فلزی مکمل) برای تشخیص استفاده می‌کنند [شکل. 19(a)].352,372,373 آنها نرخ فریم بالایی (تا [خطای پردازش ریاضی] با وضوح کامل) را در میدان های دید بزرگ (از [خطای پردازش ریاضی] تا قطر 10 میلی متر) ارائه می دهند. وضوح فضایی با میدان دید از چند میکرون تا ده‌ها میکرون متفاوت است. 375376 یکی از اشکالات اصلی مینی‌سکوپ‌های 1P، آلودگی سیگنال خارج از فوکوس بالقوه و نفوذ عمق نوری محدود در بافت‌های با برچسب متراکم است ([خطای پردازش ریاضی] بسته به نوع بافت). مناطق عمیق‌تر را می‌توان با استفاده از اپتیک‌های رله‌ای کاشته‌شده در بافت، مانند لنزهای شاخص گرادیان (GRIN) تصویربرداری کرد [شکل‌های. 19 (ب) - 19 (ج)]. هزینه نسبتا کم تجهیزات و سهولت استفاده از مینی‌سکوپ‌های 1P، پذیرش گسترده آن‌ها را تسهیل کرده است.

سیستم‌های تصویربرداری پوشیدنی، مطالعات بیولوژیکی را با همتایان ثابت بزرگ‌تر خود دشوار یا غیرممکن کرده‌اند (مانند تعاملات اجتماعی، انتقال خواب و بیداری، فعالیت تشنج). و اطلاعات داخلی (به عنوان مثال، وضعیت قشر مغز) در مناطق مختلف مغز. اخیراً، مینی‌سکوپ‌ها اندازه‌گیری بی‌درنگ فعالیت سلولی در نخاع موش‌های رفتاری را نیز فعال کرده‌اند.

در آینده، می‌توان انتظار داشت که این سیستم‌های تصویربرداری حتی قدرتمندتر شوند. الکترونیک و اپتیک بهبود یافته (به عنوان مثال، سنسورهای جدید CMOS، میکرو اپتیک های سفارشی، سیستم های فوکوس الکترونیکی) توانایی مینیسکوپ های 1P را برای ضبط با وضوح، حساسیت، کنتراست و سرعت بالاتر، در رنگ های مختلف و در FOV های بزرگتر یا حجم های بافت افزایش می دهد. 352,372,378-380 در حالی که طرح های اولیه بدون تتر وجود دارد [شکل. 19(a)]، برای کاهش وزن کلی دستگاه و افزایش مدت زمان ضبط در وضوح تصویر و نرخ فریم دلخواه، به بهبودهای بیشتری در فناوری انتقال داده و برق داخلی یا بی سیم نیاز است.

مکمل این بهبودهای سخت افزاری، نشانگرهای جدید (به عنوان مثال، فرستنده و سنسورهای ولتاژ) و ابزارهای محاسباتی [شکل. 19(b)] (همچنین به بخش 9 مراجعه کنید) احتمالاً تجزیه و تحلیل بلادرنگ و بازجویی از فعالیت سیستم عصبی را امکان پذیر می کند. این نوآوری‌ها امکان بررسی طولی بیماری‌ها، درمان‌ها یا شرایط رفتاری مختلف را فراهم می‌کند که به بهترین وجه در حیوانات در حال حرکت آزادانه مطالعه شده است.