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Mini2P Turnkey System 是由 PhenoSys 推出的微型化雙光子顯微成像系統。它最大的特色在於解決了傳統雙光子顯微鏡必須「頭部固定(Head-fixed)」的限制,讓實驗動物(主要是小鼠)能在完全自由活動的狀態下,進行高解析度的大腦深層神經元觀測。

Mini2P Turnkey System 微型化雙光子顯微成像系統




1. 核心應用情境:自由活動中的腦活動觀察

這套系統專為那些「必須移動才能表現出自然行為」的研究設計,打破了虛擬實境(VR)的物理束縛:

  • 自然空間導航 (Natural Navigation):

    傳統 VR 系統雖然能模擬導航,但動物缺乏實際的體感回饋(如前庭系統的加速度)。使用 Mini2P,動物可以在真實的迷宮、開放場域中奔跑、爬高或跳躍,研究人員可同步觀察其「位置細胞(Place cells)」或「網格細胞(Grid cells)」的神經訊號。

  • 社交行為與互動 (Social Interaction):

    觀察兩隻或多隻小鼠在真實互動(交配、爭鬥、梳理毛髮)時,大腦內的神經迴路如何運作。這在頭部固定的實驗中是無法實現的。

  • 複雜運動技能 (Complex Motor Skills):

    動物在進行攀爬、穿越障礙物或執行精密運動任務時,觀察運動皮層(Motor Cortex)與小腦的即時鈣離子成像。


2. 技術優勢:為什麼叫「Turnkey(開箱即用)」?

「Turnkey」意指這是一個完整的集成方案。對於神經科學實驗室來說,自行組裝微型雙光子系統難度極高,而 PhenoSys 提供了一站式解決方案:

  • 極致輕量化 (Ultra-lightweight):

    顯微鏡本體重量低於 3 克(約 2.4~2.6g),對小鼠而言極輕,幾乎不影響其自然運動與探索意願。

  • 主動式 Z 軸掃描 (Active Z-scanning):

    內建微型可調透鏡(μTlens),可實現快速、多平面的成像。這意味著你可以同時觀測大腦不同深度(不同層)的神經元活動。

  • 高解析度與大視野:

    雖然體積微小,但它能同時紀錄超過 1,000 個神經元 的活動。透過影像拼接技術,甚至能擴展至觀測上萬個細胞。

  • 長效穩定性:

    配備了高度柔韌的複合光纖線纜(2.2米以上),減少運動產生的拉力扭矩,確保成像畫面不會因為動物跳躍而劇烈晃動。


3. 研究領域應用範例

應用領域 研究重點
學習與記憶 觀察大腦在真實環境學習過程中的神經可塑性變化。
神經退化性疾病                  研究 阿茲海默症 或帕金森氏症模型鼠在認知衰退時,神經網絡同步性的改變。          
感官處理 研究動物在真實環境中(非虛擬模擬)如何處理視覺、嗅覺與聽覺的整合。
神經精神醫學 在焦慮或抑鬱模型中,觀察動物面對壓力源時的皮層活動。

4. 系統組成組件

作為一個完整的 Turnkey 方案,該產品包含:

  1. Mini2P 顯微鏡本體(含 MEMS 掃描器與 SiPM 探測器)。

  2. 飛秒雷射源 (Femtosecond Laser)(通常為 920nm 激發光源)。

  3. DAQ 數據採集硬體與軟體(用於即時預覽與紀錄鈣離子成像數據)。

  4. 互換式物鏡組(針對不同腦區,如皮層、海馬迴等提供最優化光學路徑)。