發(fā)布日期：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時期雙光子成像技術(shù)方面取得重要進展。相關(guān)研究成果以 “Long-Term Two-Photon Imaging in Awake Macaque Monkey”（清醒獼猴長時期雙光子成像）為題于 2017 年 2 月 16 日在 Neuron 上在線發(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(rèn)知行為、腦結(jié)構(gòu)及功能方面都非常接近于人類，是人類腦疾病、視覺認(rèn)知及其他高級認(rèn)知功能研究理想的模式動物。雙光子成像技術(shù)因其能以單細(xì)胞甚至單突觸分辨率觀察腦皮層大量神經(jīng)元活動，近年來在神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。但由于大動物存在腦表面組織增生嚴(yán)重、腦組織跳動大、基因編碼探針的表達效率低等困難，清醒獼猴腦部神經(jīng)活動長時期的雙光子成像一直未能實現(xiàn)，是該領(lǐng)域研究中一個國際公認(rèn)的技術(shù)瓶頸。

唐世明課題組通過在獼猴視覺皮層顯微注射腺相關(guān)病毒（AAV），轉(zhuǎn)入編碼鈣探針 GCaMP5、GCaMP6s 基因，并在獼猴視覺皮層獲得長穩(wěn)定高效表達，結(jié)合新設(shè)計的能有效防止顱內(nèi)感染及硬腦膜增生的成像窗口，獲得可保持長達數(shù)月的穩(wěn)定光學(xué)質(zhì)量；同時通過改進頭部固定裝置以及圖像移動修正，獲得了穩(wěn)定的圖像和高質(zhì)量的神經(jīng)活動信號，最終在清醒獼猴認(rèn)知行為條件下，實現(xiàn)了穩(wěn)定時間超過 6 個月的雙光子成像。課題組還首次實現(xiàn)了在清醒獼猴雙光子成像下，同時進行神經(jīng)元胞內(nèi)記錄及單細(xì)胞電轉(zhuǎn)等電生理操作和研究，證明了鈣探針信號與神經(jīng)元活動大范圍的線性關(guān)系（10Hz～150Hz），并實現(xiàn)獼猴腦皮層神經(jīng)元稀疏轉(zhuǎn)染和樹突成像。

清醒獼猴長時期雙光子成像技術(shù)的開展，將對人類腦疾病、視覺認(rèn)知及其他高級認(rèn)知功能的研究帶來極大的便利。

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(xì)胞圖像；C：可實現(xiàn)不同層面 / 深度的成像。

來源：國家自然科學(xué)基金