Des groupes de recherche dirigés par le professeur Bi Guoqiang, de l’Université des sciences et technologies de Chine (USTC), et le professeur Zhou Pengcheng des instituts de technologie avancée de Shenzhen de l’Académie chinoise de chinois ont proposé une conception de microscopes à fluorescence ultra-compacts montés sur la tête, qui ont été appliqués aux observations neurologiques. L’étude a été publiée dans Revue scientifique nationale.
Les microscopes montés sur la tête sont utilisés pour l’imagerie du calcium chez les animaux au comportement libre. Toutefois, les contraintes d’espace et de poids restent un frein. Dans cette étude, les chercheurs ont proposé un microscope d’imagerie neuronale étroitement intégré (TINIscope) doté de conceptions optiques, électroniques et mécaniques optimisées. Pesant 0,43 g, le TINIscope est le plus léger parmi les microscopes montés sur tête actuels. En raison de sa compacité, le TINIscope est capable d’imagerie calcique multirégionale.
Au lieu d’utiliser une puce de sérialisation, le capteur d’image transmet directement les données sérialisées, réduisant ainsi une grande partie de la taille. Certains autres composants ont également été coupés, ne laissant que les pièces essentielles. Le capteur rétréci a permis une conception d’éclairage optimisée pour réduire davantage la distance entre les composants optiques.
TINIscope a appliqué une nouvelle conception avec le placement du capteur CMOS sur le côté et l’excitation LED sur le dessus. Avec des miroirs dichroïques appliqués pour réfléchir la fluorescence d’émission vers les capteurs, plusieurs TINIscopes pourraient être tournés pour distribuer leurs capteurs dans l’espace. Par conséquent, une imagerie multirégionale a été atteinte. Enfin, un commutateur a été développé pour éviter les enchevêtrements provoqués par le mouvement de la souris.
Dans l’expérience, la protéine fluorescente sensible au calcium GCaMP6s a été appliquée et chacune des quatre sous-régions hippocampiques d’une souris a été implantée avec une lentille GRIN. L’équipement du TINIscope s’est avéré n’avoir aucun impact évident sur le comportement des souris.
Un test de labyrinthe en T et un test d’arène en champ ouvert modifié ont ensuite été réalisés, et une analyse d’informations mutuelles a été utilisée pour identifier les neurones présentant un réglage spatial. Les résultats ont montré que les régions enregistrées contenaient toutes des neurones spatialement accordés avec une proportion d’environ 20 %.
Profitant de la compacité du TINIscope, d’autres modules pourraient être combinés pour réaliser des expériences multimodales. Les chercheurs ont intégré TINIscope à la stimulation optogénétique et à la stimulation électrique et ont enregistré les neurones qui répondaient aux stimulations.
L’imagerie du calcium associée à des enregistrements d’électrodes dans la même région du cerveau a également été réalisée, ce qui a permis de détecter des formes d’onde distinctes se propageant dans l’hippocampe, telles que des ondulations d’ondes aiguës.
Plus d’information:
Feng Xue et al, Imagerie calcique multirégionale chez des souris à comportement libre avec des microscopes à fluorescence ultra-compacts montés sur la tête, Revue scientifique nationale (2023). DOI : 10.1093/nsr/nwad294
Fourni par l’Université des sciences et technologies de Chine