天天干亚洲_99久久免费国_亚洲国产精品成人久久久软件_亚洲成av人**亚洲成av**_精品中文字幕在线AⅤ_男女真实毛片视频图片

English | 中文版 | 手機版 企業(yè)登錄 | 個人登錄 | 郵件訂閱
當(dāng)前位置 > 首頁 > 技術(shù)文章 > 《Nature》研究成果:可穿戴光聲纖維鏡實時成像自由活動小鼠腦血氧

《Nature》研究成果:可穿戴光聲纖維鏡實時成像自由活動小鼠腦血氧

瀏覽次數(shù):259 發(fā)布日期:2025-6-25  來源:本站 僅供參考,謝絕轉(zhuǎn)載,否則責(zé)任自負(fù)
想象一下,一只小鼠在籠子里自由奔跑、探索,而科學(xué)家卻能像“透視眼”一樣,實時看到它大腦中每一根血管的氧氣含量變化——這正是光聲纖維鏡技術(shù)帶來的奇跡。這項由光聲效應(yīng)與光纖技術(shù)結(jié)合而成的創(chuàng)新工具,首次實現(xiàn)了對自由活動動物大腦的無創(chuàng)、高分辨率功能成像,為腦科學(xué)研究打開了全新維度。通過激光激發(fā)和超聲探測,它不僅能清晰呈現(xiàn)腦血管網(wǎng)絡(luò)的細(xì)微結(jié)構(gòu),還能量化血氧飽和度(sO2)、血紅蛋白濃度(Hb)等關(guān)鍵生理參數(shù),甚至捕捉到單個血管對刺激的動態(tài)響應(yīng)。無論是研究正常腦功能,還是探索肥胖、缺氧等病理狀態(tài)下的血管功能障礙,這項技術(shù)都展現(xiàn)出無可替代的潛力。

這項突破性研究由美國伊利諾伊大學(xué)香檳分校Yong Xu團隊完成,成果發(fā)表于《Nature Communications》期刊,論文題為《A Wearable Photoacoustic Fiberscope for Cerebral Hemodynamics Imaging in Freely Moving Mice》。研究團隊耗時多年,通過光纖傳感器的微型化設(shè)計和MEMS掃描技術(shù)的優(yōu)化,將原本龐大的光聲顯微鏡“濃縮”成僅4.5克的頭戴式探頭,成功攻克了自由活動動物成像的難題。這一成果不僅被《自然》系列期刊列為年度亮點,更被國際同行評價為“重新定義了腦氧合成像的可能性”。

重要發(fā)現(xiàn)
01自由活動狀態(tài)下的腦氧合動態(tài)監(jiān)測
傳統(tǒng)腦成像技術(shù)(如雙光子顯微鏡)依賴熒光標(biāo)記且需固定動物頭部,無法反映真實生理狀態(tài)。光聲纖維鏡則通過雙波長激光激發(fā)(532nm和558nm)和光纖超聲傳感器,實現(xiàn)了對清醒小鼠大腦的連續(xù)成像。實驗中,研究人員觀察到:當(dāng)小鼠從麻醉狀態(tài)蘇醒并自由活動時,靜脈血氧飽和度顯著下降,這與腦耗氧量增加直接相關(guān)。更令人驚嘆的是,該技術(shù)能捕捉到單個血管對高濃度CO2刺激的響應(yīng)差異——動脈sO2上升、靜脈sO2下降,這種精準(zhǔn)的動態(tài)變化為理解神經(jīng)血管耦合機制提供了直接證據(jù)。

02多參數(shù)成像揭示病理狀態(tài)下的血管功能障礙
在肥胖小鼠模型中,光聲纖維鏡發(fā)現(xiàn)其腦血管對缺氧刺激的反應(yīng)明顯減弱:血管直徑變化幅度僅為健康小鼠的60%,血氧飽和度波動范圍縮小30%。這一現(xiàn)象表明,肥胖可能通過損害血管內(nèi)皮功能,導(dǎo)致腦血管自我調(diào)節(jié)能力下降。此外,研究還對比了麻醉與自由活動狀態(tài)下小鼠的腦氧合響應(yīng)差異——麻醉劑異氟烷會擴張血管、增加血流量,但同時也會掩蓋部分病理信號,提示傳統(tǒng)麻醉實驗可能存在局限性。

03單血管分辨率的突破
光聲纖維鏡的橫向分辨率高達(dá)9μm,足以分辨毛細(xì)血管級別的結(jié)構(gòu)。通過光柵掃描技術(shù)(1.2mm×1.2mm視場),研究人員首次觀察到小鼠腦皮層中動脈與靜脈的氧合差異:動脈sO2約為90%,靜脈則降至60%,這與理論值高度吻合。這種“血管級”的精準(zhǔn)成像能力,為研究局部腦區(qū)的代謝活動提供了前所未有的細(xì)節(jié)。

創(chuàng)新與亮點
01從臺式設(shè)備到可穿戴探頭的革命性跨越
傳統(tǒng)光聲顯微鏡體積龐大,需固定動物頭部,而光聲纖維鏡通過光纖激光器的聲光調(diào)制技術(shù)和MEMS微機電掃描器,將整個成像系統(tǒng)壓縮至4.5克,僅相當(dāng)于小鼠體重的5%。其頭戴式設(shè)計借助永磁體與小鼠顱骨固定,光纖采用抗纏繞材料,確保小鼠在自由活動時仍能保持穩(wěn)定成像。這一突破徹底解決了傳統(tǒng)技術(shù)對動物行為的限制,使長期動態(tài)研究成為可能。

02無需標(biāo)記的內(nèi)源性成像
與依賴熒光標(biāo)記的技術(shù)(如雙光子顯微鏡)不同,光聲纖維鏡利用血紅蛋白對激光的內(nèi)源性吸收特性,直接實現(xiàn)血氧飽和度的量化。這意味著無需對動物進行復(fù)雜的基因改造或注射外源性造影劑,既簡化了實驗流程,又避免了標(biāo)記物對生理狀態(tài)的干擾。例如,在缺氧實驗中,研究人員無需額外標(biāo)記即可實時觀察到血紅蛋白氧合狀態(tài)的變化,大大提高了數(shù)據(jù)的真實性。

03多參數(shù)融合的功能成像 
除血氧飽和度外,光聲纖維鏡還能同步測量血紅蛋白濃度、血管直徑和氧攝取分?jǐn)?shù)(OEF)等參數(shù)。通過雙波長光聲信號解算算法,系統(tǒng)可精確區(qū)分氧合血紅蛋白與脫氧血紅蛋白的貢獻,進而計算出OEF——這一反映組織氧代謝效率的關(guān)鍵指標(biāo)。這種“一站式”功能成像能力,為揭示腦功能與代謝的關(guān)系提供了多維數(shù)據(jù)支持。

總結(jié)與展望
光聲纖維鏡的誕生標(biāo)志著腦成像技術(shù)從“靜態(tài)觀察”向“動態(tài)解析”的重大轉(zhuǎn)變。其可穿戴性、高分辨率和多參數(shù)測量能力,不僅為自由活動動物模型的研究提供了理想工具,也為人類腦疾病(如中風(fēng)、阿爾茨海默病)的病理機制探索開辟了新方向。未來,該技術(shù)有望與其他成像模態(tài)(如雙光子顯微鏡)結(jié)合,實現(xiàn)神經(jīng)活動與血管功能的同步觀測;同時,進一步優(yōu)化探頭靈敏度和成像速度,可拓展至更深層腦組織或更復(fù)雜行為范式的研究。

從基礎(chǔ)科研到臨床轉(zhuǎn)化,光聲纖維鏡的應(yīng)用前景廣闊。例如,在急重癥醫(yī)學(xué)中,它可用于實時監(jiān)測患者腦氧合狀態(tài),指導(dǎo)精準(zhǔn)治療;在藥物研發(fā)中,它能評估候選藥物對腦血管的作用效果。隨著技術(shù)的不斷迭代,我們有理由相信,光聲纖維鏡將成為解開大腦奧秘的“金鑰匙”,推動神經(jīng)科學(xué)與醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的跨越式發(fā)展。

論文信息
聲明:本文僅用作學(xué)術(shù)目的。
Zhong X, Liang Y, Wang X, Lan H, Bai X, Jin L, Guan BO. Free-moving-state microscopic imaging of cerebral oxygenation and hemodynamics with a photoacoustic fiberscope. Light Sci Appl. 

DOI:10.1038/s41377-023-01348-3.

發(fā)布者:羅輯技術(shù)(武漢)有限公司
聯(lián)系電話:13260667811
E-mail:logiscience@163.com

用戶名: 密碼: 匿名 快速注冊 忘記密碼
評論只代表網(wǎng)友觀點,不代表本站觀點。 請輸入驗證碼: 8795
Copyright(C) 1998-2025 生物器材網(wǎng) 電話:021-64166852;13621656896 E-mail:info@bio-equip.com
主站蜘蛛池模板: 产麻豆成AV人片在线观看 | 富女玩鸭子一级毛片 | 久久精品久久精品 | 日韩av一区二区在线观看 | 久热精品视频在线观看 | 在线观看 中文字幕 | 亚洲国产日韩欧美在线播放 | 久久大香香蕉国产 | 99爱国产| 一区二区三区四区五区在线 | 亚洲永久精品唐人导航网址 | 亚洲一区二区三区av在线 | av在线视屏 | 免费无码又爽又刺激网站 | 国产精品国产三级国产a | 亚洲视频在线观看中文字幕 | 无毒不卡| 国产亲子乱 | 亚洲欧美综合精品久久成人网无毒不卡 | 国产精品1024在线永久免费 | 久久精品免费一区二区三区 | 久久久一二三区 | 少妇一级淫片免费播放 | 99啪啪| 观看免费av | 一区二区三区国产免费 | 国产免费人视频在线观看免费 | 激情在线小说图片视频区 | 色就色 综合偷拍区91网 | 国产后门精品视频 | 久久勉费视频 | 国产伦理久久久久久妇女 | 国模精品一区二区三区视频 | 国产精品 日本 | 色七七网站 | 天天狠天天透 | 老太婆一级黄色片 | 自拍偷拍 亚洲 | 国产亚洲精品资源在线26u91 | 久久网国产 | 青椒午夜剧场av色 |