Система визуализации и стимуляции головного мозга OASIS Implant

Система OASIS Implant от компании Mightex является инновационной микроэндоскопической системой, которая способна одновременно создавать на клеточном уровне оптическую регистрацию нейронов в головном мозге и манипуляции с нейронными цепями активности животных со свободным поведением. Благодаря совместимости с научными камерами с высоким классом чувствительности система OASIS Implant позволяет исследователям получить намного более качественные изображения при глубокой стимуляции мозга по сравнению с обычными камерами, монтируемыми на голове исследуемого животного с относительно низким качеством изображения, которые недавно появились на рынке. Кроме того, благодаря нескольким портам для подключения осветителей система OASIS Implant имеет не только возможность подключения широкоугольных динамических осветителей с возможностью создавать шаблоны освещения (динамический осветитель Polygon400 от компании Mightex), но она также способна делать многоволновые изображения и стимуляции, которые не могут быть получены с помощью существующих камер, закрепляемых на голове животного. Еще более важным является тот факт, что глубокая визуализация и стимуляция головного мозга осуществляются через пучок оптических волокон, поэтому общий вес монтируемого прибора на голове исследуемого животного составляет всего 0,3 грамма (по сравнению с примерно 2-х граммовой стандартной камерой, монтируемой на голове), что делает систему OASIS Implant идеальным инструментом для проведения исследований при экспериментах с животными в естественных условиях.

В дополнение ко многим другим применениям система OASIS Implant позволяет биотехнологам выполнить следующие действия:

1. Глубокая кальциевая визуализация головного мозга животных со свободным поведением;

2. Глубокая стимуляция головного мозга в оптогенетике с помощью динамического освещения с одноклеточным или субклеточным разрешением;

3. Одновременная глубокая стимуляция головного мозга и визуализация.

Ниже приведены несколько изображений глубокой кальциевой визуализации и трассировки флуоресценции нейронной активности в головном мозгу свободно двигающейся мыши.

Визуализация генетически кодируемого индикатора кальция GCaMP нейронной активности в головном мозгу свободно двигающейся мыши

Трассировка флуоресценции нейронной активности в исследуемой области головного мозга свободно двигающейся мыши

Особенности:

- оптическая регистрация нейронов и манипуляции с нейронными цепями активности животных с произвольным поведением;

- субклеточное разрешение, высокое качество изображения для количественного анализа;

- многоволновое освещение;

- стимуляция динамическим освещением с возможностью субклеточного прицеливания;

- очень легкая конструкция весом 0,3 грамма монтируемая на голове животного;

- модульный дизайн системы с возможностью изменения конфигурации для различных применений.

Схематическая конструкция системы OASIS Implant:

Как показано на схеме ниже, типовая конструкция системы OASIS Implant состоит из следующих элементов:

1) В основе системы находится платформа OASIS Implant, которая соединяет все части вместе;

2) Волоконный зонд для визуализации Imaging Fiber Probe (IFP, также называемый пучком волокон), состоящий из тысяч мини-волокон, каждое из которых может быть опрошено независимо друг от друга. Пучок волокон используется как для передачи изображений с исследуемого животного на платформу OASIS Implant, так и для доставки световых стимуляций с платформы OASIS Implant в головной мозг животного;

3) Имплантируемый GRIN-объектив с градиентным показателем преломления, который помещается в головной мозг животного;

4) Крепление, которое используется для подключения GRIN-объектива и волоконного зонда IFP;

5) Научный камера, которая крепится на C-разъем на платформе OASIS Implant. Изображения из головного мозга передаются к камере по волоконному зонду через платформу OASIS Implant;

6) До двух широкоугольных и/или динамических осветителей (например, Polygon400 от Mightex) могут быть подключены к платформе OASIS Implant. Свет от источника поступает в головной мозг животного через волоконный зонд IFP;

7) Контроллеры для источников света (например, светодиодные контроллеры и т.д.), которые используются для управления широкоугольными и/или динамическими осветителями.

Система OASIS Implant поддерживает как равномерное широкоугольное освещение, так и динамическое освещение при использовании динамического осветителя Polygon400 от Mightex с шаблонами освещения. Универсальность платформы OASIS Implant позволяет исследователю использовать оба метода освещения одновременно. Одним из примеров является использование динамического освещения для стимуляции оптогенетически выбранных нейронов, наблюдая флуоресцентные изображения с широкоугольной подсветкой. Другим примером является использование структурированного освещения от динамического осветителя для подавления фона во время визуализации флуоресценции.

Улучшенная глубокая визуализация головного мозга:

С помощью стандартного C-Mount разъема для монтажа камеры система OASIS Implant позволяет устанавливать любые видеокамеры, в том числе полноценные научные камеры способные получить высококачественные изображения и видео при глубокой визуализации головного мозга. По сравнению с компактными камерами, установленными на голове исследуемого животного, которые обычно содержат относительно низкосортный КМОП сенсор, датчик изображения используемый в научной камере имеет гораздо лучшую линейность и значительно более высокую чувствительность, что позволит ученым получить более подробные и более точные данные не только для качественного, но и для количественного анализа.