Konzentrieren Sie sich auf Neurobiologische Bildgebung

Nikon unterstützt eine Vielzahl von mikroskopbasierten neurobiologischen Bildgebungsanwendungen.

Die neurobiologische Bildgebungslandschaft verändert sich aufgrund technischer Fortschritte in etablierten Bereichen wie der Gewebe-Clearing und der Multiphotonen- In-vivo- Bildgebung, aber auch durch die Entwicklung interessanter neuer Technologien wie der Optogenetik und der hochauflösenden Mikroskopie. Nikon engagiert sich für die Entwicklung, Verfeinerung und Unterstützung von Technologien, die modernste neurobiologische Forschung ermöglichen.

Tief In Vivo und Intravital Imaging

Multiphotonen-Bildgebung bietet überlegene optische Schnitte in großen Proben.

Multiphotonenmikroskope nutzen Femtosekundenpuls-Infrarotlaser mit hoher Leistung, um Fluoreszenz tief in schwierigen Proben anzuregen. Die Leistungsdichte, die für die Absorption von mehreren Photonen benötigt wird, wird nur im Fokus des Lasers realisiert, wobei die Anregung auf ein kleines Fokalvolumen beschränkt wird und somit die Fluoreszenz außerhalb des Fokus minimiert wird. In Kombination mit der Eigenschaft von IR-Licht, stark streuende Medien zu durchdringen, bietet die Multiphotonen-Bildgebung sowohl eine überlegene Tiefenpenetration als auch optische Schnitte, welche für die Abbildung dicker und streuender Gewebe wichtig sind.

  • Das A1R MP+ Multiphotonen- System bietet die tiefe optische Schnittleistung eines Multiphotonen-Systems zusammen mit der Hochgeschwindigkeits-Bildgebungsfunktion unseres neuen hochauflösenden (HD) resonanten Scanners. Das resonante Scannen ermöglicht die Videoraten-Bildgebung (30 Bilder pro Sekunde und mehr), die für die Erfassung schneller Dynamiken, wie z.B das Calcium-Imaging. Zu den weiteren fortschrittlichen Funktionen gehören Dual-Beam-Scanning für simultane Mehrkanal-Bildgebung, automatische Laserausrichtung, nicht-descanned Erkennung, 1300-nm-Kompatibilität und mehr.
  • Unsere CFI75 Water Dip- Mikroskop-Objektive bieten außergewöhnliche IR-Transmission, hohe NA, lange Arbeitsabstände und große Sichtfelder. Der 25xW MP verfügt über einen branchenführenden NA = 1,10 und 2,0 mm Arbeitsabstand. Unser Objektiv LWD 16xW kann für die Bildgebung in 5,6-, 32- und 64-facher Vergrößerung zusammen mit einem speziellen Vergrößerungsmodul für unser aufrechtes FN1-Mikroskop verwendet werden.

Die Hirnrinde einer narkotisierten YFP-H-Maus (4 Wochen alt) wurde mithilfe der offenen Schädel-Methode untersucht. Visualisierung aller pyramidenförmigen Nervenzellen der Schicht V und der tieferliegenden hippokampalen Neuronen. 3-dimensionale Aufnahme der hippokampalen Dendriten bis zu 1,4 mm tief im Gehirn.

Aufgenommen mit episkopischem GaAsP NDD für 1300 nm und CFI75 Apochromat 25XC W 1300 Objektiv (NA 1,10, WD 2,0 mm)

Anregungswellenlänge: 1040 nm

Mit freundlicher Genehmigung: Dr. Ryosuke Kawakami, Dr. Terumasa Hibi und Dr. Tomomi Nemoto, Research Institute for Electronic Science, Hokkaido University

① Pyramidal cells in layer V

② White matter

③ Alveus

④ Hippocampal pyramidal cells

⑤ Hippocampus 3D zoom image

Elektrophysiologie

Forscher benötigen eine stabile und zugängliche Mikroskopplattform für die Durchführung empfindlicher elektrophysiologischer Experimente.

Elektrophysiologie ist das Studium der elektrischen Eigenschaften von biologischen Systemen, wie Neuronen, mit Mikroelektroden zum Lesen und Manipulieren elektrischer Signale. Die Zugänglichkeit von Proben ist für Elektrophysiologen von höchster Priorität, da die Platzierung von Elektroden eine Präzision auf der Mikrometerebene erfordert. Das Mikroskop muss außergewöhnlich stabil sein und andere Messgeräte nicht stören. Das aufrechte Mikroskop Nikon FN1 bietet ein schlankes und zugängliches I-Profil für maximale Probenzugänglichkeit und Systemanpassung, perfekt für Patch-Clamp-Experimente. Unser Objektivrevolver für den FN1 erleichtert das Einfahren und Wechseln von Objektiven und vermeidet Kollisionen mit empfindlichen Instrumenten. Unsere Objektive der CFI60 Water Dip Serie bieten steile Manipulator-Anstellwinkel, hohe NA, große Arbeitsabstände und inerte Keramikspitzen.

Optogenetik

Strukturelle-Beleuchtung ermöglicht leistungsfähige optogenetikbasierte Anwendungen.

Die Optogenetik ist eine Familie experimenteller Techniken, die eine lichtgesteuerte Kontrolle biologischer Prozesse ermöglichen und die Stimulation einzelner Neuronen, die exogene Kanalrhodopsine exprimieren, umfassen. Darüber hinaus können optische Reporter wie fluoreszierende Calcium- und Spannungssensoren verwendet werden, um Aktivität in einem rein optischen Experiment auszulesen. Die Kontrolle der räumlich-zeitlichen Verteilung der Stimulation muss jedoch präzise und unabhängig von der Auslesebeleuchtung sein. Die strukturelle optogenetische Stimulation wird am robustesten unter Verwendung eines Digital Micromirror Device (DMD) erreicht, einer Anordnung von Hunderttausenden von unabhängig steuerbaren Mikrospiegeln. Nikon bietet mehrere DMD-Lösungen sowie Punkt-Scanning-Stimulationsgeräte für die Optogenetikforschung an.

Lesen Sie unseren Anwendungshinweis zur Optogenetik, um mehr über die Verwendung eines DMD zur Steuerung der Signalgebung bei sich entwickelnden Embryonen zu erfahren.

* Die verfügbaren Produkte können landesspezifisch variieren.

Bildgebung von geklärtem Gewebe

Objektive, die für die Bildgebung von geklärtem und Brechungsindex übereinstimmenden Proben entwickelt wurden.

Techniken zum Abgleich und Refraktionsindex (RI) wie CLARITY haben die Vorgehensweise bei der Gewebebildgebung grundlegend verändert. Zuvor würden Forscher große Gewebe mechanisch schneiden und nacheinander einzelne Schichten abbilden. Leider zerstört dieser zeitaufwendige Ansatz die 3D-Information der Stichprobe und verschleiert kritische Zusammenhänge. Das klären von Gewebe ermöglicht es, die kontinuierliche dreidimensionale Struktur ganzer Proben schnell zu charakterisieren, was einen besseren Einblick als bisher ermöglicht. Die optimale Abbildung von freigewordenem Gewebe erfordert jedoch eine spezielle Optik mit geringer Vergrößerung, hoher numerischer Apertur und der Fähigkeit, optische Korrekturen in dem Objektiv für verschiedene Brechungsindizes abzustimmen, die verschiedenen Klärmethoden entsprechen. Nikon hat kürzlich zwei neue Mikroskopobjektive eingeführt, um diese Anforderungen zu erfüllen:

  • Unser CFI60 10xC Glycol Glycerinimmersionsobjektiv kann Brechungsindizes zwischen 1,33 - 1,51 korrigieren, die in der Lage sind, den RI der meisten gängigen Clearance-Reagenzien zu entsprechen und NA = 0,5.
  • Das CFI90 20xC Glyc Glycerinimmersionsobjektiv von Nikon verfügt über einen einzigartigen Parfokalabstand von 90 mm, was sowohl eine sehr hohe NA von 1,0 als auch ein großes Sichtfeld ermöglicht, während gleichzeitig ein extrem langer Arbeitsabstand von 8,2 mm eingehalten wird. Diese Kombination von Fähigkeiten führt zu einem Objektiv, ideal für die Bildgebung von großen Geweben in Kombination mit den großen Bildabtast- / Stitching Werkzeugen, die in der NIS-Elements-Software verfügbar sind.

Ultrastrukturelle Bildgebung mit Super-Resolution

Super-Resolution STORM beleuchtet zuvor nicht sichtbare neuronale Details mit einer Auflösung im Nanometerbereich und hoher Spezifität.

Anders als bei herkömmlichen beugungsbegrenzten Mikroskopen bieten Super-Resolution-Techniken eine Auflösung unterhalb der Organellenebene. Ultrastrukturelle zelluläre Details, die zuvor nur durch Elektronenmikroskopie (EM) beobachtet wurden, wurden durch Superauflösung und durch die überlegene molekulare Spezifität und Multiplexfähigkeit der Fluoreszenzbildgebung aufgelöst. Die stochastische optische Rekonstruktionsmikroskopie (STORM) verwendet das Konzept der Lokalisierung einzelner Moleküle, um einzelne fluoreszierende Emissionsereignisse mit einer Genauigkeit von einem Nanometer genau zu bestimmen. Diese Technik wurde verwendet, um sowohl die periodische Struktur des Axon-Zytoskeletts (nicht beobachtbar durch EM) als auch die Architektur des Axon-Anfangssegmentgerüsts zu analysieren. Mehrere Forschungsgruppen haben STORM auf die Quantifizierung der synaptischen Proteinverteilung angewendet. Nikon macht die STORM-Technik für Neurowissenschaftler über unser N-STORM 5.0-System zugänglich. Darüber hinaus ist eine schnelle hochauflösende Bildgebung mit bis zu 15 Bildern pro Sekunde mit unserem strukturierten Beleuchtungssystem N-SIM S möglich.

Christophe Leterrier Ph.D., NeuroCyto, Marseille, France

Großbild-Stitching

Leistungsfähige Werkzeuge erweiterte Bilderfassung und Analyse

NIS-Elements Software bietet umfassende Kontrolle der Erfassung, Analyse und Visualisierung Ihrer Daten. Neurobiologische Anwendungen erfordern häufig das Arbeiten mit großen Proben. NIS-Elements erleichtert das Scannen und Stitching großer Bilder sowie das Aufnehmen von Z-Stacks und vereinfacht die Erfassung großer 3D- (und 4D-) Datensätze. Leistungsstarke Visualisierungstools bieten beeindruckende Bilder für das Teilen und Präsentation von Daten. Grafische Programmiertools wie JOBs vereinfachen benutzerdefinierte Erfassungs- und Analyseworkflows einschließlich erweiterter bedingter Workflows (z.B. automatisierte Erfassungen, die von Analyseergebnissen abhängen). Zeitintensive Analyseschritte wie die Bildsegmentierung können einfach in intelligente und automatisierte Bildanalyse-Routinen integriert werden.