1700 nm optical coherence microscopy enables minimally invasive, label-free, in vivo optical biopsy deep in the mouse brain.
1700 nm optical coherence microscopy enables minimally invasive, label-free, in vivo optical biopsy deep in the mouse brain.
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1700 nm光学相干显微镜使小鼠大脑深处的微创、无标记活体光学活组织检查成为可能。
DOI：
10.1038/s41377-021-00586-7
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发表时间：
2021-07-14
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Srinivasan VJ
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Zhu J;Freitas HR;Maezawa I;Jin LW;Srinivasan VJ
在体内，小鼠大脑深层皮质和皮质下区域的微创显微镜一直是具有挑战性的。为了解决这一挑战，我们提出了一种体内高数值孔径光学相干显微镜方法，该方法充分利用了1700 nm附近的水吸收窗口，在那里大脑的弹道衰减最小。分析和优化了探测器噪声、光源噪声、色散和分辨率-散斑折衷等关键问题。通过保留颅内空间的减薄颅骨准备进行成像，我们展示了小鼠新皮质和一些皮质下区域整个深度的细胞结构和骨髓结构的体积成像。在阿尔茨海默病模型中，我们报告了皮质浅层和深层的发现不同，强调了深部光学活检的重要性。与其他显微技术相比，我们的1700 nm OCM方法实现了固有对比度、最小侵入性和高分辨率的独特组合，用于脑深部成像。1700 nm光学相干显微镜基于固有的组织对比度，以最小的侵袭性拍摄了横跨小鼠新皮质和一些皮质下区域的神经元和轴突髓鞘形成的图像。
In vivo, minimally invasive microscopy in deep cortical and sub-cortical regions of the mouse brain has been challenging. To address this challenge, we present an in vivo high numerical aperture optical coherence microscopy (OCM) approach that fully utilizes the water absorption window around 1700 nm, where ballistic attenuation in the brain is minimized. Key issues, including detector noise, excess light source noise, chromatic dispersion, and the resolution-speckle tradeoff, are analyzed and optimized. Imaging through a thinned-skull preparation that preserves intracranial space, we present volumetric imaging of cytoarchitecture and myeloarchitecture across the entire depth of the mouse neocortex, and some sub-cortical regions. In an Alzheimer’s disease model, we report that findings in superficial and deep cortical layers diverge, highlighting the importance of deep optical biopsy. Compared to other microscopic techniques, our 1700 nm OCM approach achieves a unique combination of intrinsic contrast, minimal invasiveness, and high resolution for deep brain imaging. 1700 nm optical coherence microscopy images neurons and axonal myelination across the mouse neocortex and some sub-cortical regions, based on intrinsic tissue contrast, with minimal invasiveness.
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