[發(fā)明專利]深部腦區(qū)與全腦皮層尺度熒光同步成像方法及其系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211487252.2
• 申請(qǐng)日: 2022-11-25
• 公開（公告）號(hào): CN115736831A
• 公開（公告）日: 2023-03-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊欣;田恬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院深圳理工大學(xué)（籌）
• 主分類號(hào): A61B5/00
• 分類號(hào): A61B5/00;A61B90/00
• 代理公司: 深圳市科進(jìn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44316
• 代理人: 孟潔

本發(fā)明涉及深部腦區(qū)與全腦皮層尺度熒光同步成像方法及其系統(tǒng)。該深部腦區(qū)與全腦皮層尺度熒光同步成像方法包括如下步驟：在實(shí)驗(yàn)對(duì)象的腦深部核團(tuán)植入光傳導(dǎo)件，實(shí)驗(yàn)對(duì)象的深部腦區(qū)和全腦皮層標(biāo)記有熒光標(biāo)記物；給實(shí)驗(yàn)對(duì)象的腦部安裝上全腦皮層尺度熒光成像設(shè)備，以激發(fā)熒光標(biāo)記物并收集熒光標(biāo)記物發(fā)出的發(fā)射光，獲得實(shí)驗(yàn)對(duì)象的深部腦區(qū)和全腦皮層介觀網(wǎng)絡(luò)功能成像。該熒光成像方法中，聯(lián)合光纖成像技術(shù)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)物自由運(yùn)動(dòng)時(shí)點(diǎn)(深部腦區(qū)熒光)到面(全腦皮層尺度熒光成像)的腦介觀網(wǎng)絡(luò)功能同步成像，便于更好地研究腦深部腦區(qū)與全腦皮層之間的功能關(guān)聯(lián)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種深部腦區(qū)與全腦皮層尺度熒光同步成像方法及其系統(tǒng)。

背景技術(shù)

腦結(jié)構(gòu)成像聯(lián)合腦透明技術(shù)已實(shí)現(xiàn)大小鼠中全腦結(jié)構(gòu)成像到達(dá)單細(xì)胞水平。但腦功能的研究技術(shù)仍然停留在局部腦區(qū)層次，通常傳統(tǒng)的成像方法不超過2mm²，極大的限制了科研工作者從神經(jīng)大網(wǎng)絡(luò)水平理解腦功能或行為改變。現(xiàn)階段腦介觀網(wǎng)絡(luò)功能研究手段極度匱乏。

傳統(tǒng)功能成像手段往往時(shí)空分辨率低下。而申請(qǐng)人以往申請(qǐng)的全皮尺度網(wǎng)絡(luò)功能實(shí)時(shí)成像技術(shù)能較高時(shí)空分辨率的檢測(cè)皮層介觀網(wǎng)絡(luò)的功能變化，檢測(cè)面積超過1*1cm²但成像深度有限，局限在皮層下100微米以內(nèi)，無法實(shí)現(xiàn)深部腦區(qū)與全腦皮層尺度熒光信號(hào)的同步、高時(shí)空分辨率成像。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，有必要提供一種深部腦區(qū)與全腦皮層尺度同步、高時(shí)空分辨率的深部腦區(qū)與全腦皮層尺度熒光同步成像方法及其系統(tǒng)。

一種深部腦區(qū)與全腦皮層尺度熒光同步成像方法，包括如下步驟：

在實(shí)驗(yàn)對(duì)象的腦深部核團(tuán)植入光傳導(dǎo)件，所述實(shí)驗(yàn)對(duì)象的深部腦區(qū)和全腦皮層標(biāo)記有熒光標(biāo)記物；

給所述實(shí)驗(yàn)對(duì)象的腦部安裝上全腦皮層尺度熒光成像設(shè)備，以激發(fā)所述熒光標(biāo)記物并收集所述熒光標(biāo)記物發(fā)出的發(fā)射光，同步獲得所述實(shí)驗(yàn)對(duì)象的深部腦區(qū)和全腦皮層熒光信號(hào)。

上述深部腦區(qū)與全腦皮層尺度熒光同步成像方法中，通過給實(shí)驗(yàn)對(duì)象腦部安裝全腦皮層尺度熒光成像設(shè)備，以激發(fā)全腦皮層的熒光標(biāo)記物并收集熒光標(biāo)記物發(fā)出的發(fā)射光，獲得實(shí)驗(yàn)對(duì)象的全腦皮層介觀網(wǎng)絡(luò)功能成像，并且通過在實(shí)驗(yàn)對(duì)象的腦深部核團(tuán)植入光傳導(dǎo)件，能夠通過光傳導(dǎo)件將激發(fā)光傳導(dǎo)至深部腦區(qū)以激發(fā)深部腦區(qū)的熒光標(biāo)記物，并通過光傳導(dǎo)件將深部腦區(qū)的熒光標(biāo)記物發(fā)出的發(fā)射光傳導(dǎo)出，同步獲得深部腦區(qū)熒光信號(hào)和全腦皮層熒光信號(hào)。本研究的深部腦區(qū)與全腦皮層尺度熒光同步成像方法中，聯(lián)合光纖成像技術(shù)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)物自由運(yùn)動(dòng)時(shí)點(diǎn)(深部腦區(qū)熒光)到面(全腦皮層尺度熒光成像)的腦介觀網(wǎng)絡(luò)功能同步成像，便于更好地研究腦深部腦區(qū)與全腦皮層之間的功能關(guān)聯(lián)。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，采用立體定位技術(shù)在所述實(shí)驗(yàn)對(duì)象的腦深部核團(tuán)植入所述光傳導(dǎo)件。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述在實(shí)驗(yàn)對(duì)象的腦深部核團(tuán)植入光傳導(dǎo)件的步驟包括：

將所述實(shí)驗(yàn)對(duì)象麻醉后，剪開頭皮；

采用立體定位儀在所述實(shí)驗(yàn)對(duì)象的腦深部核團(tuán)定位深度為a毫米，并打孔；

在形成的孔中埋置長度為a+0.5毫米的所述光傳導(dǎo)件并固定所述光傳導(dǎo)件。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述采用立體定位儀在所述實(shí)驗(yàn)對(duì)象的腦深部核團(tuán)定位深度為a毫米，并打孔的步驟中，在所述實(shí)驗(yàn)對(duì)象的腦深部核團(tuán)對(duì)應(yīng)的顱骨表面開孔，以形成的孔的直徑為0.5毫米-0.6毫米。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述光傳導(dǎo)件為直徑為0.2毫米-0.5毫米的柱狀光傳導(dǎo)件或者直徑為1毫米-1.5毫米且厚度為0.5毫米-0.75毫米的半球鏡及直徑為0.2毫米-0.5毫米柱狀光纖結(jié)合的光傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述光傳導(dǎo)件為光纖或者光傳導(dǎo)柱。