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揭秘脑内毫秒级“对话”:高速电压成像技术实现数百万神经元电压同步成像

揭秘脑内毫秒级“对话”:高速电压成像技术实现数百万神经元电压同步成像 PHANTOM 高速摄像机
2025-09-29
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导读:借助 Phantom VEO 610 高速摄像机,研究人员在清醒小鼠的脑中实现了高速、大范围的电压成像,取得了神经科学领域的一项突破性进展。


你是否想过,我们一个简单的动作,比如轻触胡须,脑部是如何在极短时间内完成信息处理并发出指令的?这背后是成千上万个神经元以惊人的速度和精度进行着“对话”。

以往,科学家们很难同时观测大量神经元,尤其是快速放电的抑制性神经元的瞬时活动。传统的钙成像技术速度较慢,而电生理记录则难以覆盖足够多的细胞。如今,一项发表于《Cell Reports》的新研究突破了这一瓶颈。



由来自西北大学、贝勒医学院和莱斯大学的七名研究人员组成的团队,在清醒小鼠的脑中实现了高速、大范围的电压成像,取得了神经科学领域的一项突破性进展。

这项研究的核心是高速电压成像技术。研究人员使用了经过基因编码的电压指示剂(GEVI),它能像微小的电压传感器一样附着在神经元膜上,当神经元产生动作电位时,指示剂会发出荧光。为了捕捉这些转瞬即逝的信号,研究团队构建了一套先进的成像系统。


VEO 610 高速摄像机


研究团队使用 Phantom VEO 610 高速摄像机,以高度细节捕获了快速的神经元活动,并同时对 318 个分子层中间神经元(MLI)的动作电位进行成像。即使在视野更大 760 × 1010 μm、放大倍数较低的条件下,摄像机的性能与基因编码的电压指示剂相结合,仍能实现高信噪比(SNR)的记录。


研究表明,MLI 的同步放电与小鼠胡须运动幅度之间存在关联。高速成像对于捕捉这种毫秒级的同步并将其与运动控制相关联至关重要。

这项工作展示了先进的高速成像技术如何为理解运动控制的神经基础和尖峰时序在脑计算中的作用提供重要的见解。


点击底部“阅读原文”,访问发布在《Cell Reports》上的完整文章,获取更多研究信息。





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