广州在体实时神经元活动记录技术原理

在体光纤成像记录的目的是实时检测细胞的活性变化。基于钙离子浓度变化的荧光成像技术被较多用来记录神经元活性。在体光纤记录方法与传统的在体电生理记录方法有着不同的特点，光纤记录因其稳定、方便、易上手而应用较多。首先，将荧光蛋白表达在特定类型的神经元中，光纤记录可以实现细胞类型特异性的活性检测，而用电生理记录的方法记录特定类型的神经元的活性比较困难。其次，电生理记录容易受到环境中的电信号以及动物的行为动作影响，而光纤记录相对来说有着较强的抗干扰性能。然后，光纤记录相对稳定，可以很容易实现长时程的活性检测，例如动物的整个学习过程，而利用电生理记录实现起来则相对困难。较后，光纤记录用神经元群体的荧光强度变化来表征神经元整体的活性变化，不能反映单个神经元的活性，而电生理记录则能够检测到单个神经元的活性，具有更高的空间分辨率。在体光纤成像记录待成像物体所处环境为血管，支气管。广州在体实时神经元活动记录技术原理

在体光纤成像记录的工作原理是将光源入射的光束经由光纤送入调制器，在调制器内与外界被测参数的相互作用， 使光的光学性质如光的强度、波长、频率、相位、偏振态等发生变化，成为被调制的光信号，再经过光纤送入光电器件、经解调器后获得被测参数。整个过程中，光束经由光纤导入，通过调制器后再射出，其中光纤的作用首先是传输光束，其次是起到光调制器的作用。波长为2.0~1000微米的部分称为热红外线。我们周围的物体只有当它们的温度高达1000℃以上时，才能够发出可见光。相比之下，我们周围所有温度在对的零度（-273℃）以上的物体，都会不停地发出热红外线。所以，热红外线（或称热辐射）是自然界中存在较为较多的辐射。广州在体实时神经元活动记录技术原理在体光纤成像记录用于对细胞内部的各个细胞器进行染色。

在体光纤成像记录系统在成像速度和分辨率方面还存很多不足。在成像系统的传输矩阵测试阶段，必须采用SLM 实现相位调制，而SLM 器件的响应速度比较低，帧率只能达到几百赫兹，一些特殊的器件可以达到20 kHz，但对于像素为100pixel×100pixel的成像区域进行逐点成像，成像速率只能达到2 frame/s，在实际应用中有很大的局限性。SLM 器件的光效率较低，体积较大，不利于系统集成和结构微型化。单光纤成像系统需要预先测定光纤的传输特性(即光纤传输矩阵)，而传输矩阵会受光纤形态(如弯曲、压力和温度)的影响。如果光纤在使用过程中受到外界的扰动，那么传输矩阵会发生变化，对成像产生较大影响。

在体光纤成像记录技术是在散射介质（或称为随机介质）成像的基础上发展起来的，在散射介质成像系统中，光经过强散射介质时，由于介质的随机性或不均匀性，光发生散射后在输出端形成散斑。当光经过光纤时，多模光纤中不同模式的光产生随机的相位延迟或者模间耦合导致光散射的产生，所以，单光纤成像和散射介质成像的机理既有关联，又有一定的区别。单光纤成像可以看做是散射介质成像技术的一个特例，光纤也被看做是一种特殊的散射介质。 经过近十年的研究和发展，单光纤成像技术在成像机理、成像质量和应用研究等方面都取得了长足的进步，这一技术为超细内窥镜技术的发展提供了新的方向，也使内窥镜在一些新的领域得到应用成为可能。 在体光纤成像记录可分为基于荧光的方法和基于生物发光的方法。

在体光纤成像记录成像系统是典型的在体荧光成像系统, 主要 CCD 相机、 成像暗箱、 激光器、 激发和发射 滤光片、 恒温台、 气体麻醉系统、数据采集的计算机、 数据处理软件等组成。将小动物放置到成像暗箱中, 利用高性能的制冷对活的物体小动物某个特定位置的发光进行投影成像, 探测从小动物体内系统发射出的低水平荧光信号, 然后将得到的投影图像与小动物的普通图像进行叠加, 从而实现对小动物某个特定位置 的生物荧光进行量化, 井且可以重复进行。在体光纤成像记录生物医学很多融合因素。广州在体实时神经元活动记录技术原理

将使科学家能够控制在体光纤成像记录。广州在体实时神经元活动记录技术原理

在体光纤成像记录的优点及应用：低能量、无辐射、对信号检测灵敏度高、实时监测标记的生物体内细胞活动和基因行为被较多应用于监控转基因的表达、基因疗于、染上的进展、坏掉的的生长和转移、系统移植、毒理学、病毒染上和药学研究中。可见光成像的主要缺点：二维平面成像、不能对的定量。具有标记的较多性，有关生命活动的小分子、小分子药物、基因、配体、抗体等都可以被标记；对于浅部组织和深部组织都具有很高的灵敏度可获得断层及三维信息，实现较精确的定位。广州在体实时神经元活动记录技术原理