تصویربرداری عمیق از طریق فیبرهای نوری چند حالته

تصویربرداری عمیق از طریق فیبرهای نوری چند حالته

لنزهای GRIN، منشورها و بسته‌های فیبر با موفقیت برای تصویربرداری از نواحی عمیق‌تر مغز استفاده شده‌اند. با این حال، قرار دادن این عناصر نوری در مغز تهاجمی است. یک استراتژی برای به حداقل رساندن این مشکل، تصویربرداری از الیاف چند حالته نازک مو (MMFs) است. انتقال نور از طریق MMF یک فرآیند پیچیده، به سختی قابل پیش بینی و در عین حال قطعی است. می توان آن را با ماتریس انتقال (TM)، 402 یک عملگر خطی توصیف کرد که اجزای آن را می توان به طور تجربی با استفاده از دستکاری جبهه موج و تداخل سنجی اندازه گیری کرد. شکل» ورود و خروج از فیبر.

هنگامی که در دسترس است، TM یک میدان نوری را تجویز می کند که وارد MMF مورد نیاز برای تشکیل توزیع میدان مورد نظر در صفحه کانونی می شود [شکل. 21 (الف)]. هنگامی که برای تصویربرداری فلورسانس بافت عمیق اعمال می شود، فیبر از طریق بافت پوشاننده پیش می رود تا زمانی که به ناحیه زیر قشر مغز تحت بررسی برسد [شکل. 20(b)]، که سپس به طور متوالی در معرض یک سری از میدان های روشنایی قرار می گیرد. این میدان ها معمولاً نقاط محدود پراش را تشکیل می دهند که به صورت متوالی در سطح صفحه کانونی نمایش داده می شوند و از میکروسکوپ اسکن لیزری تقلید می کنند. فلورسانس ساطع شده از طریق همان فیبر جمع‌آوری می‌شود، از نظر طیفی از هم جدا می‌شود و توسط یک آشکارساز نوری مانند یک لوله ضرب‌کننده نوری (PMT) ثبت می‌شود [شکل. 20 (ج)].

شکل 21 دانلود کنید

تصویربرداری عمیق مغز از طریق فیبر نوری. (الف) نور منسجم منتشر شده از طریق یک MMF یک الگوی لکه ای در خروجی (سمت چپ) تشکیل می دهد. دستکاری جبهه موجی که وارد MMF می شود، یک میدان نوری مورد نظر، به عنوان مثال، یک نقطه کانونی (راست) ایجاد می کند. (ب) - (ج) پیکربندی تجربی برای تصویربرداری in vivo. (د) نورون‌های بازدارنده که tdTomato را در داخل بدن تصویر می‌کنند (پانل اقتباس شده از مرجع 403). (ه) مبادله بین اندازه فیبر و وضوح. (f) خارهای دندریتیک یک نورون هیپوکامپ در شرایط خارج بدن با استفاده از MMF (پایین) حل می‌شوند. مقایسه میدان دید مشابه با میکروسکوپ کانفوکال (بالا). پانل های (e) و (f) از Ref. 404. (گرم) نورون‌های درون تنی که GCaMP6f (چپ) را بیان می‌کنند و فعالیت آن‌ها به‌عنوان انحراف معیار در طول زمان (راست) تجسم می‌شود. ردپای پایین تغییر سیگنال را در زمان پس از تفریق پس‌زمینه (BG) از دو ناحیه مورد نظر (1 و 2) نشان می‌دهد. پانل اقتباس شده از Ref. 405 © Optica.