Microscopie 2-photon en Neurosciences

La microscopie de fluorescence à 2 photons est devenue une technologie clé en imagerie biologique permettant des études tridimensionnelles et non invasives des tissus biologiques à l’échelle submicronique. Le mécanisme de contraste en microscopie à 2 photons est basé sur l’excitation des fluorophores par deux photons, généralement dans la gamme spectrale infrarouge. Lors de l’excitation, les fluorophores se désexcitent en émettant un photon dans le visible qui est détecté.

Une puissance de crête élevée du laser est essentielle pour piloter ce processus non linéaire. Par conséquent, les lasers femtosecondes avec une forme d’impulsion temporelle propre et des puissances de sortie moyennes >1W sont essentiels pour de telles applications. En outre, le contrôle de puissance intégré et la pré-compensation de la dispersion sont indispensables pour permettre une luminosité d’image maximale dans l’expérience. Pour avoir une meilleure idée des exigences sur la microscopie à deux photons, nous recommandons le livre blanc et le webinaire suivant :

Webinaire à (re)découvrir :  Setting Up a Simple and Cost-Efficient Two-Photon Microscope for Neuroscience (l’enregistrement du webinaire est disponible sur inscription)

Livre blanc : Simplifying two-photon microscopy (2020)

Contrairement à la microscopie de fluorescence linéaire classique, le caractère non linéaire et la longueur d’onde d’excitation plus longue en microscopie multi-photon offrent plusieurs avantages : (i) profondeur de sonde plus grande (ii) phototoxicité inférieure et photo-dommage réduit.

Ces deux avantages font de la microscopie 2p-fluorescence un choix idéal pour la visualisation spatio-temporelle directe des neurones et de l’activité neuronale chez les animaux vivants. Les protéines fluorescentes clés pour de telles expériences sont les protéines fluorescentes vertes et rouges qui peuvent être excitées par absorption de 2-photons à 920nm et 1050nm, respectivement. Les exigences claires en termes de longueur d’onde, de durée d’impulsion et de puissance de sortie font des lasers à fibres TOPTICA, faciles à utiliser et entièrement intégrés, FemtoFiber ultra 920 à 920nm et FemtoFiber ultra 1050 à 1050nm le choix idéal pour les expériences à 2 photons en neuroscience.

Pour comprendre le potentiel et les dernières tendances de la microscopie à fluorescence à 2 photons en neuroscience, nous vous invitons à regarder le webinaire avec le Dr. Weijian Zong du laboratoire Moser à Trondheim, pionnier dans le domaine de la microscopie à 2 photons miniaturisée :

Webinar à (re)découvrir : Microscopy in Neuroscience (l’enregistrement du webinaire est disponible sur inscription).

 

Optogénétique 2-photon en Neurosciences

L’interrogation entièrement optique est une nouvelle approche pour comprendre comment les modèles actifs dans l’activité neuronale stimulent le comportement. Dans de telles expériences, la visualisation de l’activité neuronale par imagerie à 2 photons est combinée avec l’optogénétique à 2 photons pour stimuler les neurones individuels par photo-activation des channelrhodopsines dans la cellule.

Avec le besoin d’excitation de nombreux neurones en parallèle, les exigences laser et la technologie de microscopie pour l’optogénétique à 2 photons sont fondamentalement différentes de l’imagerie à 2 photons. En général, des lasers multiWatt haute puissance de 1030-1040nm avec des taux de répétition dans la plage 100kHz - 1MHz sont utilisés en combinaison avec un modulateur de lumière spatial (SLM) pour exciter simultanément d’une 10aine à une 100centaine de neurones. De tels lasers offrent idéalement un contrôle de puissance intégré et une pré-compensation de dispersion pour optimiser l’efficacité d’excitation à 2 photons.

Lasers pour neurosciences

Le laser TOPTICA FemtoFiber vario 1030 HP a été entièrement optimisé pour répondre parfaitement à ces exigences, avec le FemtoFiber ultra 920, il complète l’offre de produits TOPTICA pour les expérimentations d’interrogation entièrement optiques en neuroscience.

Vidéo Lasers for Neuroscience - nobrainer.