Enfoque en Adquisición de Imágenes de Neurobiología

Nikon Instruments Europe BV y todas sus subsidiarias en Europa están vigilando estrechamente la situación con el COVID-19 (coronavirus) y siguiendo las directrices de las diferentes autoridades sanitarias locales. Aprenda más acerca de las medidas que hemos puesto en marcha.

 

Nikon es compatible con una variedad de aplicaciones adquisición de imágenes neurobiológicas basadas en microscopía.

El panorama de la adquisición de imágenes neurobiológicas está cambiando rápidamente debido a los avances técnicos en campos establecidos como el clareado  de tejidos y la generación de imágenes multifotónicas en vivo , pero también a la aparición de nuevas y emocionantes tecnologías como la opto genética y la microscopía de súper resolución. Nikon está comprometida con el desarrollo, el refinamiento y el soporte de tecnologías que permitan la investigación neurobiológica de vanguardia.

Imágenes en profundidad In Vivo e intravitales

La adquisición de imágenes multifotónicas proporciona un seccionamiento óptico superior en muestras grandes.

La microscopía multifotónica explota los láseres infrarrojos pulsados ​​de femtosegundos de duración de alta potencia para excitar la fluorescencia en el interior de muestras difíciles. La densidad fotónica requerida para la absorción de múltiples fotones solo es posible en el plano focal del láser, limitando la excitación a un pequeño volumen focal y, por lo tanto, minimizando la fluorescencia procedente de planos fuera de foco. Combinada con la capacidad de la luz IR para penetrar medios muy dispersivos, la adquisición de imágenes multifotónicas proporciona una profundidad de penetración superior y seccionamiento óptico, que son importantes para obtener imágenes de tejidos gruesos y dispersivos.

  • El sistema A1R MP+ multifotón proporciona el rendimiento de seccionamiento óptico en profundidad de un sistema multifotón junto con la capacidad de adquisición de alta velocidad de nuestro nuevo escáner resonante de alta definición (HD). El barrido resonante permite obtener imágenes a velocidad de video (30 fotogramas por segundo y más), importante para captar dinámicas rápidas, como la señalización de calcio. Otras características avanzadas incluyen el barrido de doble haz para la captura simultánea de imágenes multicanal, alineación automática de láser, detección non descanned (NDD), compatibilidad de 1300 nm, y más.
  • Nuestros objetivos de microscopía de inmersión en agua CFI75 proporcionan una transmisión de IR excepcional, alta NA, largas distancias focales y grandes campos de visión. El MP 25xW presenta una NA = 1.10 y una distancia focal de 2.0 mm líder en la industria. Nuestra lente LWD 16xW se puede utilizar para obtener imágenes con aumentos de 5.6x, 32x y 64x, junto con un módulo de magnificación dedicado para nuestro microscopio vertical FN1.

Adquisición de imágenes in vivo de un ratón YFP-H anestesiado (4 semanas de edad) mediante el método de cráneo abierto. Visualización de todas las neuronas piramidales de la capa V y las neuronas más profundas del hipocampo. Adquisición de imágenes a profundidad obtenidas para imágenes tridimensionales de dendritas del hipocampo de hasta 1,4 mm dentro del cerebro.

Capturada con GaAsP NDD episcópico para 1300 nm y Objetivo CFI75 Apochromat 25XC W 1300 (NA 1.10, WD 2.0 mm)

Longitud de onda de excitación: 1040 nm

Fotos cortesía de: Drs. Ryosuke Kawakami, Terumasa Hibi y Tomomi Nemoto, Instituto de Investigación de Ciencias Electrónicas, Universidad de Hokkaido

① Pyramidal cells in layer V

② White matter

③ Alveus

④ Hippocampal pyramidal cells

⑤ Hippocampus 3D zoom image

Electrofisiología

Los investigadores requieren un sistema de microscopio estable y accesible para realizar experimentos sensibles de electrofisiología.

La electrofisiología es el estudio de las propiedades eléctricas de los sistemas biológicos, como las neuronas, que utilizan micro electrodos para leer y manipular señales eléctricas. La accesibilidad a la muestra es una prioridad para los electrofisiólogos ya que la colocación de los electrodos requiere una precisión a nivel micrométrico. El microscopio debe ser excepcionalmente estable y no interferir con otros aparatos de medición. El microscopio vertical FN1 de Nikon cuenta con un perfil delgado en forma de I y accesible para una máxima accesibilidad de muestra y personalización del sistema, perfecto para experimentos de pinzamiento de parche. Nuestro revólver deslizante para el FN1 facilita la retracción y el cambio de objetivos al tiempo que evita las colisiones con instrumental sensible. Nuestra serie de lentes de objetivos para inmersión en agua CFI60 proporciona ángulos de aproximación del manipulador elevados, alta NA, largas distancias focales y puntas de cerámica inertes.

Opto genética

La iluminación modelada permite aplicaciones potentes basadas en opto genética.

La opto genética es una familia de técnicas experimentales que proporcionan el control de procesos biológicos con luz, que incluye la estimulación de neuronas únicas que expresan canal-rodopsinas exógenas. Además, los reporteros ópticos tales como el calcio fluorescente y los sensores de voltaje pueden usarse para leer la actividad en un diseño experimental completamente óptico. Sin embargo, el control de la distribución espaciotemporal de la estimulación debe ser preciso e independiente de la iluminación de salida. La estimulación opto genética con patrones se logra de manera más robusta usando un Dispositivo de Micromirror Digital (DMD) , un conjunto de cientos de miles de espejos de escala micro controlables independientemente. Nikon ofrece múltiples soluciones DMD así como dispositivos de estimulación de barrido de puntos para la investigación de opto genética * .

Lea nuestra nota técnica sobre opto genética para aprender sobre el uso de DMD para controlar la señalización en embriones en desarrollo.

* Los productos disponibles pueden variar según el área del mundo.

Adquisición de imágenes de tejidos clareados

Objetivos diseñados para la obtención de imágenes de muestras clareadas y de índice refractivos complementados.

Las técnicas de clareado y de complementación del índice de refracción (RI, por sus siglas en inglés) tales como CLARITY han cambiado fundamentalmente el método de adquisición de imágenes de tejidos. Anteriormente, los investigadores seccionaban mecánicamente tejidos grandes e adquirían imágenes secuencialmente de cada sección individual. Desafortunadamente, este método que consume mucho tiempo perturbaba el contexto 3D de la muestra, ocultando relaciones críticas. El clareado tisular permite caracterizar rápidamente la estructura tridimensional continua de especímenes enteros, proporcionando una mayor comprensión que antes. Sin embargo, la obtención de imágenes óptima de los tejidos clareados requiere una óptica especializada que ofrezca poco aumento, una gran apertura numérica y la capacidad de ajustar las correcciones ópticas en el objetivo para diferentes índices de refracción correspondientes a diferentes métodos de clareado. Nikon ha presentado recientemente dos nuevos objetivos de microscopio para abordar estas necesidades:

  • Nuestro objetivo de inmersión en glicerina CFI60 10xC Glyc puede corregir los índices de refracción entre 1.33 - 1.51, capaz de igualar el RI de los reactivos de clareados más comunes, y presenta NA = 0.5.
  • El objetivo de inmersión de glicerina CFI90 20xC Glyc de Nikon presenta una distancia parafocal única de 90 mm, que permite una NA increíblemente alta de 1,0 y un gran campo de visión, todo mientras se mantiene una distancia de focal ultra larga de 8,2 mm. Esta combinación de capacidades resulta en un objetivo ideal para obtener imágenes de tejidos grandes en combinación con las herramientas de escaneado / unión de imágenes de gran tamaño disponibles en el software NIS-Elements.

Imágenes ultra-estructurales con súper resolución

La súper resolución de STORM ilumina detalles neuronales jamás vistos con resolución a nano escala y alta especificidad.

A diferencia de las microscopías estándar limitadas por difracción, las técnicas de súper resolución proporcionan una resolución a nivel de sub-orgánulo. Los detalles ultra-estructurales celulares que antes solo se observaban mediante microscopía electrónica (EM) se han resuelto mediante la súper resolución y con la especificidad molecular superior y la capacidad de multiplexación de la adquisición de imágenes de fluorescencia. La Microscopía de Reconstrucción Óptica eSTocástica (STORM) usa el concepto de localización de una sola molécula para identificar eventos individuales de emisión fluorescente con precisión nanométrica. Esta técnica se utilizó para descubrir tanto la estructura periódica del citoesqueleto del axón (no observable por EM) como la arquitectura del andamiaje del segmento inicial del axón. Varios grupos de investigación han aplicado STORM para cuantificar la distribución de proteínas sinápticas. Nikon hace que la técnica STORM sea accesible para los neuro científicos a través de nuestro sistema N-STORM 5.0 . Además, con nuestro sistema de iluminación estructurado N-SIM S ahora es posible obtener imágenes de súper resolución rápidas de hasta 15 fotogramas por segundo.

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

Unión de imágenes de gran tamaño

Herramientas potentes de adquisición y análisis de imágenes avanzadas

El software NIS-Elements proporciona un control integral de adquisición, análisis y visualización de sus datos. Las aplicaciones de Neurobiología frecuentemente requieren trabajar con muestras grandes. NIS-Elements facilita la realización de escaneos / unión de imágenes de gran tamaño, así como obtención de series espaciales en z, lo que simplifica la adquisición de grandes conjuntos de datos 3D (y 4D). Las potentes herramientas de visualización proporcionan imágenes impactantes para compartir y presentar datos. Las herramientas de programación gráfica como JOBS simplifican los flujos de trabajo de adquisición y análisis personalizados, incluidos los flujos de trabajo condicionales avanzados (por ejemplo, adquisiciones automáticas que dependen de los resultados del análisis). Los pasos de análisis que requieren mucho tiempo, como la segmentación de imágenes, se pueden integrar simplemente en rutinas de análisis de imágenes inteligentes y automatizadas.