發(fā)布日期：2017-02-22

在國家自然科學基金國家杰出青年科學基金項目（項目編號：30525016）等經費的支持下，北京大學生命科學學院唐世明課題組在清醒獼猴長時期雙光子成像技術方面取得重要進展。相關研究成果以 “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。北京大學生命科學中心李明博士為第一作者，北京大學生命科學學院、麥戈文腦科學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.

獼猴在認知行為、腦結構及功能方面都非常接近于人類，是人類腦疾病、視覺認知及其他高級認知功能研究理想的模式動物。雙光子成像技術因其能以單細胞甚至單突觸分辨率觀察腦皮層大量神經元活動，近年來在神經科學領域獲得廣泛應用。但由于大動物存在腦表面組織增生嚴重、腦組織跳動大、基因編碼探針的表達效率低等困難，清醒獼猴腦部神經活動長時期的雙光子成像一直未能實現(xiàn)，是該領域研究中一個國際公認的技術瓶頸。

唐世明課題組通過在獼猴視覺皮層顯微注射腺相關病毒（AAV），轉入編碼鈣探針 GCaMP5、GCaMP6s 基因，并在獼猴視覺皮層獲得長穩(wěn)定高效表達，結合新設計的能有效防止顱內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)定光學質量；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)定的圖像和高質量的神經活動信號，最終在清醒獼猴認知行為條件下，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，同時進行神經元胞內記錄及單細胞電轉等電生理操作和研究，證明了鈣探針信號與神經元活動大范圍的線性關系（10Hz～150Hz），并實現(xiàn)獼猴腦皮層神經元稀疏轉染和樹突成像。

清醒獼猴長時期雙光子成像技術的開展，將對人類腦疾病、視覺認知及其他高級認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：高質量的神經細胞圖像；C：可實現(xiàn)不同層面 / 深度的成像。

來源：國家自然科學基金