雙光子成像具備較強的組織穿透能力、較高的分辨率和固有的光學層析能力，適用于深層組織的活體研究。傳統(tǒng)的雙光子成像能維持細胞分辨率的視場直徑往往小于1 mm，限制了在大規(guī)模生物成像中的應用，如橫跨多個腦區(qū)神經(jīng)環(huán)路的結構與功能成像。近年來，一些新型技術通過設計特殊物鏡和相應光學元件，實現(xiàn)可支持數(shù)毫米視場范圍且保持細胞分辨率的雙光子成像。但這些物鏡并不是常規(guī)的商用光學元件，加工設計復雜，且使用時有較高的光學知識門檻，無法在生物成像研究中得到廣泛應用。

針對這一問題，中國科學院深圳先進技術研究院研究員鄭煒團隊提出一種有效的自適應光學方法，可矯正在大掃描角度時（大視場成像）的離軸像差，從而突破物鏡的標定視場限制，在僅集成商用光學元件的基礎上即實現(xiàn)視場直徑可達3.5 mm且維持著800 nm橫向分辨率的雙光子成像。

物鏡是顯微成像系統(tǒng)的核心部件，而物鏡標定視場是一個由物鏡制造商提供的數(shù)值，反映了該物鏡光學像差得到有效校準的最大成像視野范圍。在標定視場外的區(qū)域雖然仍能探測到光信號，只是將這部分信號用于成像時，圖像模糊且存在明顯畸變。為利用這一特性，團隊提出一種分割矯正的無波前自適應光學補償方法，該方法能高效且穩(wěn)定地恢復標定視場外的圖像質量。利用這一方法，研究人員能清晰觀測到幾乎覆蓋了1/4小鼠大腦的神經(jīng)環(huán)路成像，也能在活體小鼠大腦上監(jiān)測大規(guī)模分布的小膠質細胞和微血管。該技術無需特殊光學元件，可集成到任一標準的點掃描式光學顯微鏡中。

技術原理及Thy1-GFP-M小鼠腦片大視場成像結果

相關成果以Exploiting the potential of commercial objectives to extend the field-of-view of two-photon microscopy by adaptive optics為題，發(fā)表在Optics Letters上。研究由深圳先進院、香港理工大學聯(lián)合完成，得到國家自然科學基金委、廣東省重點實驗室等項目支持。

審核編輯 ：李倩