Nature子刊：在自由活动的小鼠大脑皮层深处的脑细胞是如何运作的

马克斯·普朗克行为神经生物学研究所的研究人员开发了一种微型显微镜，小到可以放在自由移动的老鼠头上，能够测量所有皮质层的神经元活动，甚至是最深处的皮层。这种两克重的显微镜可以远程控制，从而减少了对动物的操作。该显微镜还采用了新技术，使其能够在光照环境下成像，这是所有同类显微镜都难以做到的。现在，在自由运动的老鼠的整个行为过程中，神经元活动可以从所有皮质层成像。这种新的显微镜是探索神经活动和复杂动物行为之间联系的游戏规则改变者。

　　

   

   

视频:20秒的视频，解释了新的三光子头戴显微镜，用于成像自由运动小鼠的所有视觉皮层层，自然方法杂志https://www.nature.com/articles/s41592-022-01688-9    

大脑是如何产生行为的?当动物可以自由选择与环境的任何方式互动时，研究行为过程中的大脑是最有信息的。这需要小型头戴式设备，可以进入大脑，但不干扰动物的行为。“我们对行为的动物在日常生活中如何自由地利用视觉做决定很感兴趣，因为许多被认为参与这一过程的脑细胞位于视觉皮层深处，我们制作了一个非常轻便的头戴显微镜，可以测量这些神经元的活动，但不会干扰动物的行为。”我们在最终成像动物皮层深处的大脑活动方面迈出了一大步，动物在进行自然视觉行为时的大脑活动。”德国波恩马克斯·普朗克行为神经生物学研究所(MPINB)行为与大脑组织系主任杰森·克尔说。

在今天发表在《自然方法》MPINB的研究人员开发了一种微型2克三光子激发显微镜，它提供了许多第一次。这是第一次，通过远程聚焦机制，可以在不干扰动物行为的情况下，从所有皮层层成像单细胞水平的神经活动。它的模块化设计还提供了高分辨率的配置，允许从神经元体和树突的功能记录。另一个重要的特点是，由于改进的探测系统，显微镜可以在充分光照的条件下使用。“我们的新型微型显微镜对环境光的健壮性使我们能够在动物拥有全部感官功能的情况下成像大脑的活动。我们现在可以研究视觉引导的自然行为，如猎物捕猎和捕食者躲避。”该研究的第一作者亚历山大·克里奥特奇尼科夫说。为了确认新型微型三光子显微镜的范围和稳定性，研究小组在小鼠自由探索竞技场时，从深层皮层第4层(L4)和第6层(L6)成像。结果表明，L4和L6神经元受环境光的调节不同。

由于显微镜可以很容易地安装在完全相同的位置，同样的神经元群可以在持续数天的后续疗程中成像。这为监测大脑活动的变化提供了可能性，例如在动物学习时。

文章标题

A three-photon head-mounted microscope for imaging all layers of visual 3 cortex in freely moving mice.