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神経科学研究に対するイメージングの課題
多くの場合、神経系研究では高分解能、深部イメージング、大きな切片の可視化が必要です。 また、生細胞、組織、オルガノイド、モデル生物などの様々な種類のサンプルをイメージングするための柔軟性も必要です。
細胞輸送やシナプス再構築などの高速な動的プロセスの研究には、高速での顕微鏡観察が必要です。 高速での顕微鏡観察の主要な課題の一つは、蛍光のサチュレーションを抑える一方で高分解能画像を取得することです。
多くの場合、神経科学研究では広視野でのボリュームイメージングが必要です。 蛍光散乱とバックグラウンドシグナルを低減することにより、高コントラストで高分解能な画像取得を可能にします。脳切片などの密度の高い組織の神経構造を観察する場合に特に重要になります。
培養された皮質ニューロン。 59フレームのZスタック（厚み： 21µm） サンプル提供：FAN GmbH、マクデブルク、ドイツ。
神経科学研究における顕微鏡観察手法
一般に神経系の研究では、生命現象と構造の高分解能イメージングのために共焦点顕微鏡が使用されています。 より深部の生体内イメージングに対しては、光散乱を低減し、最小限の侵襲性によって深部イメージングを可能にする近赤外励起を使用した多光子顕微鏡が使用されます。 また、ライトシート顕微鏡も励起光にセンシティブなサンプルや3Dのサンプルに対して好まれています。 光毒性を軽減し、固有の光学セクショニングと3Dイメージングを可能にします。
- 光遺伝学は、光を使用して神経活動を制御し、特定の神経回路網と細胞シグナル伝達の研究を可能にする技術です。 この技術には、神経細胞膜内の光感受性タンパク質の発現が必要です。 ミリ秒単位で試料を非晶質に凍結させる技術と、光遺伝学を組み合わせることで、動的プロセスにおける特定の時間においてナノスケールでの研究結果を得ることが期待されます
- 電気生理学は、組織と細胞の電気特性に関する研究で、神経の電気特性の研究が含まれます。 神経細胞と筋肉細胞の機能は、イオンチャンネルを流れるイオン電流に依存しています。 イオンチャンネルを調査する一つの手段が、パッチクランプ法です。 この手法は、イオンチャンネルの詳細な観察、主に神経のような興奮細胞など、様々な種類の細胞電気的活動の記録を可能にします。
THUNDERイメージャー
THUNDERイメージャーは、サンプル深部でさえ、ピンぼけなしでリアルタイムに詳細の鮮明な画像取得を可能にします。 鮮明な画像を取得するその機能は、モデル生物、組織切片、オルガノイドなどの3D組織培養のイメージングを根本的に変化させます。 一般的なワイドフィールド顕微鏡よりも、より厚みのある切片とより大きな構造をイメージングできます。
SP8 DIVE（Deep In Vivo Explorer）
SP8 DIVE（Deep In Vivo Explorer）は、スペクトルフリーな検出機能を備えた世界初の多光子顕微鏡です。 深部生体内イメージングに対して最大の深部観察とコントラストを提供します。 SP8 DIVEによって、完璧なスペクトル分離により複数のマーカーをイメージングし、最も深部での微細構造の観察を可能にすることができます。その高い精度と感度は、生きた神経細胞のイメージングに最適です。
Mica
世界初のマイクロハブであるMica,は、蛍光観察と共焦点イメージングとAI支援の分析をシームレスに提供します。すべてがサンプルを保護する１つのインキュベーション環境に統合されています。高速で使いやすいMicaは、FluoSync技術により、蛍光観察モードおよび共焦点モードで最大4つの標識まで同時に視覚化できます。これにより、サンプルを動かすこと無く蛍光観察モードから共焦点モードに切り替えられ、100%の時空間の相関を保ったまま4倍量のデータを取得できるようになりました。
