如何使用Miniscope进行小鼠神经活动成像

发布日期:

2026-02-27

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神经活动成像是解析小鼠脑功能机制的重要手段,在单细胞分辨率下实现自由活动状态下的小鼠神经活动监测,是相关研究的核心需求。Miniscope电子对焦成像系统(eTFMS3)凭借微型化设计、精准的光学调控能力与稳定的信号采集性能,成为小鼠神经活动成像的重要工具。掌握该系统的标准化操作流程,能保障成像数据的准确性与实验的可重复性,为神经科学研究提供可靠的数据支撑。

Miniscope

一、成像前的设备与实验准备

1.设备组件核查与组装

成像工作开展前,需对Miniscope电子对焦成像系统全套组件进行完整性与功能性核查,组件包含LED(465nm)光源、显微镜驱动器、自聚焦显微镜、成像套管、换向器、夹持器、操作软件及电缆套件等。核查过程中确认各组件无物理破损、接口无氧化松动,光学镜片无污渍划痕。

设备组装遵循无工具连接原则,将显微镜主体与成像套管通过旋转方式完成对接,保证连接紧密且同轴度达标;将外接式LED光源与显微镜驱动器完成适配,确认电缆套件连接牢固,避免成像过程中出现信号中断。标配的Doric换向器需完成调试,确保设备可随小鼠活动灵活转向,无卡顿与牵拉情况。

2.实验小鼠的前期处理

对实验小鼠进行针对性的前期处理,通过病毒载体介导的荧光探针转染,使目标脑区神经细胞实现钙离子敏感探针的特异性表达,待探针表达水平稳定后开展成像实验。对小鼠进行实验环境与设备佩戴的适应性训练,减少实验过程中应激反应对神经活动与行为状态的干扰,保障成像过程中小鼠行为的自然性。

二、成像系统的调试与参数设置

1.设备基础调试

将组装完成的Miniscope系统通过夹持器固定于专用显微镜架,启动操作软件与虚拟显微镜模块,完成设备与计算机的信号连接。开启电子调焦功能,通过软件实现自动对焦调试,无需手动操作,逐步调节至视野清晰,确保视野范围稳定无漂移,同时记录对焦参数,为后续成像提供基准。

调试外接式光源的激发光强度,依据实验需求设置合理的荧光激发参数,利用系统低荧光激发光的设计优势,在保证信号采集质量的前提下,降低光漂白与光毒性对神经细胞的影响,为长时间成像提供保障。

2.成像参数校准

结合小鼠神经活动成像的需求,在操作软件中完成成像参数的精准设置,包括成像分辨率、帧率等核心指标。依据目标脑区的位置与观测范围,调整视野参数,确保在单细胞分辨率下,可实现1000神经元活动的同步捕获。对设备的散热状态进行检查,确认外接式光源无热量传导至小鼠接触区域,避免设备散热对小鼠造成损伤。

三、小鼠神经活动的正式成像操作

1.设备佩戴与固定

在无菌操作条件下,将调试完成的Miniscope成像探头轻柔佩戴于小鼠头部,与预先植入的成像套管完成精准对接,固定过程中保证设备佩戴的轻量化与稳定性,不影响小鼠的自由活动,确保小鼠可在行为操作箱、旷场、迷宫等不同实验环境中正常活动。

2.成像过程的实时监测

启动成像系统,开始小鼠神经活动的信号采集,利用系统的模块化设计与稳定的信号传输能力,实现神经活动的实时监测与数据记录。成像过程中,通过操作软件实时观察视野状态,依托电子调焦功能,自动校正小鼠活动过程中可能出现的视野偏移,保障成像视野的持续稳定。

全程记录成像过程中的实验环境参数与设备运行状态,对成像时间、神经元信号变化等核心信息进行精准记录,若出现图像模糊、信号中断等异常情况,立即暂停成像,排查设备连接与参数设置问题,排除故障后再恢复实验。利用系统的长时间跟踪能力,可根据实验需求开展数天至数月的小鼠神经活动持续成像。

四、成像后的设备维护与数据处理

1.设备的规范收纳与维护

成像实验完成后,按操作流程依次关闭成像系统与操作软件,断开设备的电源与信号连接,遵循无工具拆卸原则,将显微镜主体与成像套管分离。使用干燥柔软的清洁布对设备表面进行擦拭,光学镜片采用专用清洁试剂轻拭,去除污渍与灰尘。将所有组件归类整理,存放于干燥通风的环境中,做好设备的防潮、防磕碰处理,保障设备的后续使用性能。

2.成像数据的整理与分析

将成像过程中采集的原始数据从操作软件中导出,完成数据的多重备份,防止数据丢失。利用专用数据分析软件对原始数据进行降噪、滤波处理,提取单细胞的神经活动信号,结合钙离子荧光强度的变化,解析小鼠神经细胞的活动规律,为神经回路研究、细胞编码破译等后续研究提供数据支撑。

Miniscope电子对焦成像系统为小鼠神经活动成像提供了高效、稳定的技术手段,其电子调焦、低光毒性、自由移动适配等特性,让单细胞分辨率下的长期神经活动监测成为可能。从成像前的设备准备、小鼠处理,到成像过程的调试、监测,再到成像后的设备维护与数据处理,每个环节的标准化操作,都是保障成像质量与实验科学性的关键。严格遵循该系统的操作规范,充分发挥其技术优势,能够为神经科学研究提供更精准、更全面的小鼠神经活动数据。