改进光纤测量大脑活动变化的新方法

由神经病学和生物医学研究成像中心副教授IanShih博士领导的UNC医学院研究人员开发了一种改进的基于光纤的光学方法来测量大脑的活动变化。

光纤光度计是一种越来越多地使用的神经技术，它使用光纤传递某些波长的光来激发对该波长有反应的荧光蛋白并记录与活动相关的光发射。通过这个过程，科学家可以直接测量大脑特定位置内特定细胞群或神经化学物质的活动。

然而，并不是所有的光都能通过——大量的光被分布在大脑各处的血管中的血红蛋白(Hb)吸收，以前没有可靠的方法来量化光纤光度测量中的这种影响。在CellReportsMethods的一篇研究文章中，合著者WeitingZhang医学博士和Tzu-HaoHarryChao博士描述了一种在纤维光度法中量化这种血红蛋白吸收的新方法，并展示了如何使用他们的方法来更准确地测量大脑活动的变化。

“鉴于神经科学中光纤光度测定法的使用迅速增加以及血红蛋白对光的显着吸收，我们意识到纠正光度测定法中的相关伪影很重要。我们的具体方法是从与活动无关的荧光蛋白中读取跨波长的光子读数并使用已知的血红蛋白吸收系数来计算血红蛋白动力学。然后，这些信息使我们能够从目标细胞中恢复潜在的荧光信号动力学，没有伪影，“张说，他是第一作者，在该系下属的一个研究单位工作神经病学和生物医学研究成像中心。

“我们现在已经实施了一些方法来纠正血红蛋白吸收伪影——其中一种不需要额外的活动独立荧光蛋白表达，并且可以很容易地用于一次测量多个传感器。我们平台的优点在于它很容易可扩展到多个区域，并适用于研究神经元活动、神经递质释放以及血管动力学之间的传递函数，”动物MRI中心的共同第一作者兼科学家Chao说。

为了最好地传播他们的方法并帮助其他地方的科学家复制这项技术，Zhang和Chao还在STARProtocols杂志上发表了包含分步说明及其分析代码的协议论文。

“我们很乐意与校园内的同事分享我们的技术。如果您有兴趣使用多通道光谱光纤光度法进行研究，请通过photometry@unc.edu与我们联系，”张说。

“Zhangetal.(2022)强调了识别和纠正纤维光度数据中血红蛋白伪影的重要性，超出了该领域目前的工作范围……在体内药物干预期间进行纤维光度记录时特别重要的是要考虑，这可能会导致大量脑血容量的变化。在这些情况下，使用他们的计算模型和光谱仪可以消除不需要的血红蛋白吸收伪影，从而通过光纤光度法获得更准确的神经元记录数据，“加州大学戴维斯分校的RunZhang和ChristinaKim说，在他们关于细胞报告方法研究的预览文章中.

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