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使用自适应光学技术通过多模光纤进行重复成像。

Repeated imaging through a multimode optical fiber using adaptive optics.

作者信息

Schmidt Carla C, Turcotte Raphaël, Booth Martin J, Emptage Nigel J

机构信息

Department of Pharmacology, University of Oxford, Mansfield Road, Oxford OX1 3QT, United Kingdom.

These authors contributed equally.

出版信息

Biomed Opt Express. 2022 Jan 10;13(2):662-675. doi: 10.1364/BOE.448277. eCollection 2022 Feb 1.

DOI:10.1364/BOE.448277
PMID:35284159
原文链接:https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC8884233/
Abstract

Multimode optical fibers (MMF) have shown considerable potential for minimally invasive diffraction-limited fluorescence imaging of deep brain regions owing to their small size. They also look to be suitable for imaging across long time periods, with repeated measurements performed within the same brain region, which is useful to assess the role of synapses in normal brain function and neurological disease. However, the approach is not without challenge. Prior to imaging, light propagation through a MMF must be characterized in a calibration procedure. Manual repositioning, as required for repeated imaging, renders this calibration invalid. In this study, we provide a two-step solution to the problem consisting of (1) a custom headplate enabling precise reinsertion of the MMF implant achieving low-quality focusing and (2) sensorless adaptive optics to correct translational shifts in the MMF position enabling generation of high-quality imaging foci. We show that this approach achieves fluorescence imaging after repeated removal and reinsertion of a MMF.

摘要

多模光纤(MMF)由于其尺寸小,在深部脑区的微创衍射极限荧光成像方面显示出巨大潜力。它们似乎也适用于长时间成像,可在同一脑区内进行重复测量,这对于评估突触在正常脑功能和神经疾病中的作用很有用。然而,这种方法并非没有挑战。在成像之前,必须在校准过程中对光通过MMF的传播进行表征。重复成像所需的手动重新定位会使这种校准无效。在本研究中,我们针对该问题提供了一个两步解决方案,包括:(1)一个定制的头板,能够精确重新插入MMF植入物以实现低质量聚焦;(2)无传感器自适应光学器件,用于校正MMF位置的平移偏移,从而能够生成高质量成像焦点。我们表明,这种方法在MMF重复移除和重新插入后实现了荧光成像。

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