双光子显微成像技术是利用近红外波长的光进行激发，使荧光样品在高光子密度的条件下同时吸收两个光子，并迅速发射出一个短波长的荧光光子。与单光子成像技术相比，双光子成像技术具有更强的穿透力、天然的层析能力，以及在成像区域内光漂白和光毒性较低等优势，因而特别适用于活体、深层、高分辨率的活体成像应用。
1.以自我中心(主观)为参考系的外部物体位置编码的神经机制
微型化双光子显微镜的高分辨率使得可以对自由移动中动物的树突棘钙信号进行记录，且可以持续进行长时间成像。本研究利用微型化双光子发现约47%(36/76)的树突和约30%(241/802)的树突棘具有显著的自我中心边界调节，显示RSC神经元及其亚细胞结构可以编码有关环境边界的自我中心信息。分析树突棘和树突的调谐曲线发现，相似调节的自我中心树棘突的空间聚集可能有助于加强自我中心选择性，以自我为中心的树突的调谐相关性显著大于非以自我为中心的树突。树突棘的活动特征反映了突触前输入的功能属性，而树突的活动特性反映了突触后对输入进行整合的性质。研究结果揭示了树突中具有显著自我中心调谐的功能聚类，这表明可能存在专门的神经功能通道用于处理编码不同场景中物体的自我中心信息。
2.自由睡眠下的小胶质细胞行为与功能
微型化双光子的低光毒性、光漂白性及稳定的视野，使得可以穿越整个睡眠周期记录同一群细胞，利用微型化双光子显微成像技术成功获取了自由行为小鼠连续10小时的小胶质细胞动态联系图像，并结合脑电/肌电记录和行为视频，研究了自然睡眠-觉醒周期中小胶质细胞形态动力学及其调节机制。研究发现，小胶质细胞的形态在清醒、非快速眼动(non-rapid eyemovement,NREM)睡眠和快速眼动(rapid eye movement REM)睡眠中有各自典型的动力学特征。
3.放弃样行为的神经环路机制
在本研究中，作者发现自由行为小鼠OFC中去甲肾.上腺素的减少和al受体的下调，减少了驱动动作行为所必需的GABA能神经元的数量和活性，从而导致行为转变，促使个体在反复结果不可控的状态中做出从行动模式切换到放弃行动模式的决定。利用微型化双光子信号长时间一致的特点，多天观测同一群细胞，发现这群细胞整体钙信号逐渐下降，与从行动模式到放弃行动模式的行为转变一致。作者通过对细胞水平的详细分析发现，并非所有OFC GABA能神经元都对实验有反应。除了降低细胞的总体活性外.作者观察到在实验时间过程中响应的GABA能神经元百分比逐渐降低。
4.表观遗传蛋白调控社交障碍的神经机制
研究团队发现羟甲基化催化酶Tet2在小鼠的LHb高度表达，选择性干扰LHb的Tet2表达造成小鼠社交偏好障碍。为探究Tet2缺失对神经元活动的影响，该团队利用微型化双光子显微镜(FHIRM-TPM)检测自由行为小鼠的活体Ca2*活动，发现Tet2缺失的小鼠LHb神经元钙活动明显增加，提示Tet2缺失增加LHb神经元活动。并进一步证明了Tet2通过调节自闭症相关基因sh3rf2的5hmc修饰，介导小鼠的社交偏好行为。
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更新时间：2025-06-23
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