神经生物学中钙成像的高速探测器

挑战的背景

钙成像通常用于神经生物学监测细胞的活动，如神经元或神经胶质细胞。荧光指标，如fura-2, fluo-4或遗传编码钙指标(GECI)，可用于直接可视化的变化，自由Ca2+水平响应各种生理条件或刺激。当与共聚焦、双光子显微镜、SCAPE或光场显微镜等方法相结合时，就有可能从单个突触或树突观察神经元活动的定位和动态，直到作为更广泛神经网络一部分的多个细胞的同步作用。对这些过程的理解可以应用于神经生物学的许多领域，如新型治疗方法的开发，包括对帕金森病或阿尔茨海默病等神经退行性疾病的治疗。

细胞信号事件通常是高度动态的，无论是就它们发生的速度而言，还是就涉及的信号强度而言。这使得成像探测器的选择非常重要，因为我们不仅必须实现高时间分辨率，而且还需要具有良好的空间分辨率，并能够处理测量过程中信号强度水平的变化。

技术解决方案

sCMOS相机具有提供高帧率和视野的潜力，使它们非常适合需要出色的时间分辨率的钙成像实验。以往的相机技术，如CCD和EMCCD，在速度和空间分辨率方面都受到限制。最新的sCMOS相机提供了卓越的灵敏度和处理动态图像的能力在100帧每秒(fps)的顺序，这项工作所需要的。

用于高速钙成像研究的Andor相机解决方案

安铎强烈推荐Zyla 4.2 PLUS带有10点摄像头连接对于速度是最关键参数的实验。带相机链接的Zyla 4.2 PLUS提供了最快的速度，在全分辨率(2048 x2048)下达到101 fps。通过使用用户可定义的ROI和高达1 627 fps的“高速”模式，速度可以进一步提高，ROI为128 x 128。Zyla还提供了宽视场和高灵敏度的420万像素传感器，QE为82%。

1. V. Voleti, W. Li, M. A. Shaik, M. Wu, C. P. Campos, C. Wyart，和E. M. C. Hillman，“用SCAPE显微镜在不同时空尺度上成像神经系统”，在生命科学大会上的光学，OSA技术文摘(在线)(美国光学学会，2017)，论文BrS2B.3。
2. Nicolas C. Pégard, Hsiou-Yuan Liu, Nick Antipa, maximilian Gerlock, Hillel Adesnik和Laura Waller，“压缩光场显微镜用于3D神经活动记录”，Optica 3,517 -524(2016)。