發(fā)布日期：2017-02-22

在國(guó)家自然科學(xué)基金國(guó)家杰出青年科學(xué)基金項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：30525016）等經(jīng)費(fèi)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(zhǎng)時(shí)期雙光子成像技術(shù)方面取得重要進(jìn)展。相關(guān)研究成果以 “Long-Term Two-Photon Imaging in Awake Macaque Monkey”（清醒獼猴長(zhǎng)時(shí)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(lèi)，是人類(lèi)腦疾病、視覺(jué)認(rèn)知及其他高級(jí)認(rèn)知功能研究理想的模式動(dòng)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(dòng)，近年來(lái)在神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。但由于大動(dòng)物存在腦表面組織增生嚴(yán)重、腦組織跳動(dòng)大、基因編碼探針的表達(dá)效率低等困難，清醒獼猴腦部神經(jīng)活動(dòng)長(zhǎng)時(shí)期的雙光子成像一直未能實(shí)現(xiàn)，是該領(lǐng)域研究中一個(gè)國(guó)際公認(rèn)的技術(shù)瓶頸。

唐世明課題組通過(guò)在獼猴視覺(jué)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(jué)皮層獲得長(zhǎng)穩(wěn)定高效表達(dá)，結(jié)合新設(shè)計(jì)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(zhǎng)達(dá)數(shù)月的穩(wěn)定光學(xué)質(zhì)量；同時(shí)通過(guò)改進(jìn)頭部固定裝置以及圖像移動(dòng)修正，獲得了穩(wěn)定的圖像和高質(zhì)量的神經(jīng)活動(dòng)信號(hào)，最終在清醒獼猴認(rèn)知行為條件下，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定時(shí)間超過(guò) 6 個(gè)月的雙光子成像。課題組還首次實(shí)現(xiàn)了在清醒獼猴雙光子成像下，同時(shí)進(jìn)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(hào)與神經(jīng)元活動(dòng)大范圍的線性關(guān)系（10Hz～150Hz），并實(shí)現(xiàn)獼猴腦皮層神經(jīng)元稀疏轉(zhuǎn)染和樹(shù)突成像。

清醒獼猴長(zhǎng)時(shí)期雙光子成像技術(shù)的開(kāi)展，將對(duì)人類(lèi)腦疾病、視覺(jué)認(rèn)知及其他高級(jí)認(rèn)知功能的研究帶來(lái)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(shí)現(xiàn)不同層面 / 深度的成像。

來(lái)源：國(guó)家自然科學(xué)基金