光纤光度学是一种强大的神经成像技术，用于监测包括啮齿动物和灵长类动物在内的行为动物的神经元群的活动。

光纤光度计解决方案

光纤光度学是一种强大的神经成像技术，用于监测包括齿动物和灵长类动物在内的行为动物的神经元群的活动。

为了观察神经元的活动，在植入导管之前，目标大脑区域被注射了基因编码的荧光指示剂，包括GCaMP、dLight、GRAB-Ach、RCaMP、RGECO1等。这些指示剂具有荧光特性，这意味着它们在吸收较短波长的光(激发光)后发出较长波长的光。然而，为了产生这种荧光，指示剂还必须结合分子(如多巴胺、乙酰胆碱、钙离子)，这些分子在神经元活动期间增加。因此，通过测量脑组织的荧光发射，研究人员可以间接测量分子水平，作为复杂行为期间神经元群体活动的指示。

光纤光度学方法有几个优点，包括低侵入性、低成本、比其他方法更简单，以及有可能监测深脑区域。然而，需要考虑一些缺点例如，光度学信号的空间分辨率仅限于神经元群体，这与我们的微型显微镜系统不同，后者可以分辨单个细胞成像。

光纤光度计系统比较

多里克镜头公司(DoricLenseslnc,)在开发用于行为动物的光纤光度学尖端产品方面是公认的领导者，推动了这一快速发展领域的创新。下图总结了该公司迄今为止设计的所有光度学系统。每个系统都经过精心设计，以满足用户的特定需求和挑战。

根据探测器将光度测量系统分为三大类:
1.基本系统:具有高灵敏度和高时间分辨率的光探测器。
1.捆绑系统:CMOS相机同时拍摄多个光纤图像。
1.FluoPulses 系统:快速光电探测器测量荧光寿命的变化。

基本光纤光度测量系统

基本光纤测光系统被设计用来记录每立方光纤采样的荧光信号。然而，可以将多个立方体组合起来，从多个小鼠或大脑部位进行记录。Doric Lenses提供三(3)种不同的系统配置，以适应与自由移动动物的实验。光纤测光迷你立方体(FMCS)、旋转光纤测光学迷你立方形体(RFMC)和无线测光系统。

FMC可以根据其集成级别分为3种类型(FMC、iFMC和ilFMC)(见下图)。FMC有一个全光学荧光立方体，带有外部光源和用于记录光度信号的检测器。这种模块化设计使其高度可定制的不同应用。然而，iFMC只需要一个单独的光源，因为光电探测器被有意地集成在立方体中，以提高信噪比。ilFMC包含立方体中的所有探测器和光源。因此，不仅信噪比得到改善，而且系统更简单，更易于使用。值得注意的是，所有FMC系统都可以与我们的尾线旋转接头(FR1x1 PT，FRJ 2x2_PT和AFRJ 2x2 PT)一起使用，进行1个站点或2个站点的长期、自由移动实验。

在Rotary Fiber Photometry Mini-Cube(RFMC)中，荧光立方体、激发光和检测器都嵌入在旋转关节本身中。这种独特的设置最大限度地减少了信号中的运动伪影，从而获得更可靠的数据收集。同时，检测器也嵌入在立方体内，以提高信噪比。因此，尽管成本略高，但RFMC系统在所有选项中拥有最高质量的信号记录。旋转关节还包含一个中空通道，用于传输额外的电缆或管，用于光遗传学刺激、流体输送或电生理记录，位置与光度学位置明显不同。最后，考虑到有线设置在自由活动的动物中经常导致缠绕问题，特别是在同一笼子中的几只小鼠进行社会互动时，在DoricLenses，我们最近开发了一种新的解决方案，即无线光度学产品。两个激发光、一个检测器和所有电子和光学元件集成在轻量级电池供电的头端上，具有无线通信功能。该系统非常适合研究支持社会行为的神经群体，但仅限于1-色绿色发射检测(500-550nm)和2种激发;等位(405,415nm)和功能(470nm)。

所有基本系统都使用锁定或交错信号解调算法。基本系统的光电探测器也以高采样率捕获数据，然后向下采样到60 Hz。此外，FMC系统与光度测定点上的红移光遗传学兼容，而RFMC只能支持不同点的光遗传学刺激。

光纤束测光系统

虽然基本的光纤测光系统通常设计用于记录单个小鼠的大脑，但多个立方体可以组合在一起，记录多只小鼠或多个脑区的活动然而，这种方法会迅速增加设置复杂性，并在同步记录方面带来挑战，尤其是对于3+个站点/动物的情况。

为了解决这个问题，DoricLenses设计了一系列的BundlePhotometrySystem，专门用于同时记录多只动物或单个小鼠的不同脑区(119个目标区域)，价格合理。

束光测量系统包括3个子类别，包括束光纤光测量系统(BFMC)、目标光遗传学束光纤光测量(BFTO)和旋转束光纤光测量(RBFMC)(见下图)。

BFMC系统有两种版本，取决于集成级别。较新的BFMC系统版本具有完全集成的设计(CMOS相机、LED、LED驱动器和控制台)，与标准BFMC系统相比，大大简化了设置。然而，两种BFMC系统都不与光遗传学兼容。

BFTO系统专门设计用于结合多光纤光谱学和目标光遗传学。独立的多站点光遗传学控制非常适合闭环光遗传学(多动物和/或多站点)实验。该系统为常见的神经科学实验提供了最大的灵活性。

与BFMC和BFTO系统不同，RBFMC有一个旋转立方体，有助于消除运动伪影，从而获得高质量的信号。然而，这种优势是以只能记录单个小鼠的不同脑区为代价的。此外，RBFMC还包括光遗传学功能，可以同时照亮所有位置。

所有的光纤東系统都采用CMOS摄像头同时对整个光纤束进行成像。功率LED激发整个纤维束，然后根据配置在10-20赫兹采样测光信号。

荧光脉冲™

荧光脉冲"是一种来自Doric Lenses的新型光度系统，它通过测量荧光寿命而不是荧光强度水平来工作。它被设计用于测量1-10纳秒之间的荧光寿命，并可以分辨10-20皮秒的寿命差异。然后，测量的光度寿命在10赫兹处进行平均，以获得光度信号。

因此，它与大多数为荧光寿命显微镜(FLIM)和福斯特共振能量转移(FRET)设计的生物传感器兼容，包括FLIM-AKAR、GRABAch 3.0等。

通过测量荧光寿命而不是强度，FluoPulse"提供了几个优势，包括高度稳定的荧光成像，对传感器表达水平、自荧光光漂白、激发功率、运动伪影和周围光具有鲁棒性。这使得它非常适合持续数周或数月的长期研究，以及在不同动物、时间点和大脑区域之间比较结果。