图1： ChAT Cre小鼠矢状切片中嗅球的光学切片，表现出内源性EGFP(绿色)和Hoechst染色(红色)。配备定制LSFM、尼康10x/0.3 N.A.W物镜。A)图像通过典型CMOS获取，需要12个独立的采集图块。B)使用Teledyne光度测量Kinetix CMOS拍摄的图像(基于类似样本)，只需2块瓷砖即可覆盖与A相同的区域。C)B中标记区域的单平面，深度为208微米。D)单平面，位于200微米深度且放大倍率更高。图片由胡安·爱德华多·罗德里格斯-加蒂卡提供。
背景
乌尔里希·库比茨切克教授的实验室致力于分析活体及清除的生物细胞系统，开发了新的定量光学显微技术。组织清除与光片荧光显微镜(LSFM)结合，特别适合快速分析大型清除细胞簇的复杂排列，从而实现快速的光线显微镜访问神经元组织复杂的三维结构。
库比茨切克教授阐述了LSFM的局限性及其潜在解决方案：“LSFM无法揭示神经网络的极其细微细节，因为这些结构远低于光学衍射极限且极其复杂。通过结合光片荧光和膨胀显微镜(LSFEM)，实现了对超分辨率扩展神经回路的分析，从而解决了这一问题......LSFEM兼容多色荧光成像，从而实现多样神经元群体的分子对比和纳米级分辨率，在单一大型组织制剂中实现。LSFEM非常适合分析大型神经元组织区域的连接性。”
“我们与波恩大学医学院的Martin Schwarz博士共同开发了一种新型组织扩增流程，并利用LSFM和LSFEM在三维中成像了非常广泛的小鼠脑组织区域。我们可以从中距离放大到纳米尺度分辨率，这意味着有效的超分辨率，在更大的背景下描绘神经网络参数的最细致细节。”
本实验利用LSFEM和一种新型清除协议，可视化了从布罗卡(HDB)水平斜带到小鼠大脑嗅球(OB)的投射。
挑战
LSFEM涉及巨大的样本区域，因此需要大量图像图块采集以覆盖整个领域。这些图像通常需要重叠的图像场以实现拼接，这不仅增加了生成图像所需的时间，也增加了大量图像拼接的计算工作量。使用视场极大的相机，所需的拍摄次数减少，从而缩短采集和处理时间。
当前的成像实验通常持续时间极长，在此期间样品暴露于光线下，存在光漂白的风险。需要一台高灵敏度且噪声水平低的相机，以减少成像样品所需的曝光并避免光损伤。
最后，为了实现衍射极限分辨率，还需要较小的像素尺寸，该技术结合了光片和超分辨率成像的需求，意味着相机还需要在特定放大倍率下以高分辨率运行。
Kinetix的大传感器大大减少了覆盖视场所需的图像磁片数量......信噪比非常出色。——乌尔里希·库比茨切克，马丁·施瓦茨博士，胡安·爱德华多·罗德里格斯-加蒂卡
解决方案
开创性的Kinetix CMOS具备大视场、1000万像素传感器和6.5微米小像素像素尺寸，以及结合背光和低噪声成像模式的高灵敏度。这使得Kinetix成为这一高要求成像应用的理想解决方案。
Kubitscheck教授向我们介绍了他使用Kinetix CMOS的体验：“正如所示，Kinetix的大传感器大大减少了覆盖从HDB到1.5倍扩展并净化小鼠大脑区嗅球区域所需的图像磁片数量。信噪比非常出色。”
“利用新型Kinetix相机结合新型组织清除协议和LSFM，我们可以详细且过度扩展地显示HDB神经元支配产科不同细胞层。最显著的是，由于视野广、分辨率极高以及能够成像约2毫米厚的切片，我们可以追踪单个HDB神经元的投影，直至其在脑内的目标区域。”
“由Kinetix相机组成的新设备将显著提升我们的成像能力，并可能带来对HDB到OB突触的新见解。”
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