[发明专利]一种用于观测自由活动斑马鱼的高分辨光片显微成像系统

说明书

本发明公开了一种用于观测自由活动斑马鱼的高分辨光片显微成像系统，包括按照光路依次设置的光源模块、横向视场扩展模块、扫描模块、照明模块和探测模块，光源模块产生的光经过横向视场扩展模块以获得扩展最终照明区域的有效视场，扫描模块将从横向视场扩展模块接收的线光束扫描成为面光束，照明模块和探测模块采用分束镜、照明单元、第一照明物镜和第二照明物镜使得透射的红外光携带斑马鱼样品的结构信息进入探测模块，探测模块采用红外相机和互补金属氧化物半导体相机分别实现近红外光和荧光探测成像。本发明不会对样本产生影响的，具有高横向和轴向分辨率和高成像速度。

技术领域

本发明光学显微成像技术领域，具体涉及一种用于观测自由活动斑马鱼的高分辨光片显微成像系统。

背景技术

斑马鱼是一种模式生物，与人类基因组同源性高(利于建立疾病模型)，因此是生物医学研究中常用的样本。由于其幼体通体透明，适合由光学显微成像系统进行成像研究。常规的对斑马鱼进行活体成像系统，在观察时将斑马鱼固定在琼脂糖凝胶中，防止其活动对成像的影响。主要原因是常规的成像方式下，分辨率和成像视场相互制约，获取高分辨率图像时，成像视场往往较小，需要将样本严格固定在视场范围内。然而这种将样品限制不动的成像方式在神经成像时，会影响其行动决策，无法获取对应的神经信息，不利于对其进行完善的研究。

目前用于自由活动斑马鱼成像的系统少有研究，文章(Kim,D.H.et al.Pan-neuronal calcium imagingwith cellular resolution in freelyswimmingzebrafish.Nat.Methods 14,1107–1114(2017).)采用一个二维电动平移台，在平移台上固定放有斑马鱼的样品池，斑马鱼可在样品池内自由活动，当其出动作时，二维平移台根据捕捉的图像及时抵消其运动，使得斑马鱼始终处于成像视场内，实现对自由活动的斑马鱼进行高速三维神经成像，其成像视场为1001×761μm。文章(Cong,L.etal.Rapid whole brain imagingofneural activity in freely behaving larval zebrafish(Danio rerio).Elife6,1–20(2017).)采用了类似的方法实现自由活动斑马鱼的成像。上述方法均基于运动补偿的方式实现对自由活动样品的成像，使得样本始终位于成像视场中。主要原因是它们的成像视场有限，无法对样本的整个活动区域成像，这种方式的缺点是动物样本会受到平台运动对其产生的作用力，从而影响其神经活动，并非真正意义上的的自由运动，并且当动物运动较快时，运动补偿机制容易产生误差，使得神经信号没有被捕捉到。针对这些问题，文章(Symvoulidis,P.etal.NeuBtracker-Imaging neurobehavioral dynamics in freelybehavingfish.Nat.Methods 14,1079–1082(2017).)使用一个大视场物镜，进行样本活动区域的全面成像，这种方式下成像不会对样本产生干扰。然而为了保证足够大视场，该系统采用的物镜数值孔径为0.04，导致成像分辨率较低，不足以进行高分辨神经成像研究。此外上述几种成像方式的探测光和照明光同轴，这样带来的问题是轴向分辨率普遍较低，且样品受到的光毒性和光漂白作用明显，不利于对样品进行长时间成像。然而对自由活动样本的研究往往需要长时间的观察，因此上述方法都存在一定弊端。

发明内容

本发明的目的在于提供一种不会对样本产生影响的、具有高横向和轴向分辨率、高成像速度的用于观测自由活动斑马鱼的高分辨光片显微成像系统。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种用于观测自由活动斑马鱼的高分辨光片显微成像系统，其特征在于，包括按照光路依次设置的光源模块、横向视场扩展模块、扫描模块、照明模块和探测模块，所述光源模块产生的光经过横向视场扩展模块以获得扩展最终照明区域的有效视场，所述扫描模块将从横向视场扩展模块接收的线光束扫描成为面光束；