图 1： Retiga ELECTRO
介绍
电生理学是研究细胞电活性特性功能的方法。它广泛应用于脑电图 (EEG) 等临床应用和单离子通道监测等研究应用。大量关于神经元及其网络的生理学和电活动的研究是在细胞水平上进行的，常见显微镜技术的知识至关重要。
使用光学显微镜可视化和捕获组织内精细结构图像的能力使研究人员能够揭开细胞如何工作的秘密并进行进一步的实验技术。其中一些技术对于研究神经元和相关细胞类型的功能非常有用，例如体外膜片钳电生理学，其目的是通过在玻璃微量移液器和细胞膜之间建立安全密封来研究细胞的离子通道活性。
在神经科学中，多光子显微镜等先进的成像方法促进了脑组织深处结构的可视化，并具有非常高的时间和空间分辨率。进一步的发展还允许对某些细胞功能进行全面的光学询问。
这些应用程序要求用户对系统的每个组件有深入的了解和控制。电生理学相机的选择对于样本的正确定位和数据收集非常重要。我们QImaging CCD系列的Retiga ELECTRO为电生理学家提供了解决其他相机常见的成像挑战的理想解决方案。
电生理学中的成像挑战
对比度增强和荧光
许多电生理学应用需要将电极插入细胞或组织中，但细胞通常很难从电极的细微移液器尖端中区分出来。微分干涉对比 (DIC)显微镜以及其他对比方法(如相差)被广泛用于增强样品和移液管边缘之间的对比度。然而，移液器吸头必须精确地放置在样品内部或表面上，以实现正确的数据采集。因此，相机必须具有高灵敏度和执行高对比度成像的能力。
相机还必须能够记录刺激过程中的样本活动。由于荧光团发射波长处的量子效率较低，电生理学中使用的许多染料难以可视化。因此，还需要一种在整个可见光波长范围内具有高量子效率的相机。
高速成像
作为对电刺激或膜电位变化的反应的细胞活动可能发生得非常快，特别是在钙成像领域。必须仔细选择具有能够捕捉这些高速事件的帧速率的相机。选择全帧时最大帧速率较高的相机将确保捕获最多数量的数据点，同时通过保持大视场来提高吞吐量。
噪音、振动和干扰
电生理学应用通常需要最小的电子噪声和振动来获取高质量的数据。电生理学家需要严格控制数据中的噪声，因此相机的选择不仅取决于灵敏度和速度，还取决于其向系统添加尽可能少的噪声的能力。
雷蒂加电子
Retiga ELECTRO 专门设计用于为电生理学的独特挑战提供解决方案，具有高灵敏度、低噪音和无振动。
规格
表 1： Retiga ELECTRO 的特色规格。
高质量成像
Retiga ELECTRO 是适合任何电生理学设置的理想成像解决方案。它经过精心设计，可提供满足电生理学家需求的卓越性能。它提供了细胞和组织高对比度成像所需的出色灵敏度和噪声规格，使得微量移液器与细胞膜和组织接触的操作变得更加容易。一旦玻璃移液器和样品接触，Retiga ELECTRO 就会在整个可见光波长范围内提供高效的光电子转换，以捕获动态过程。
智能量化
Retiga ELECTRO 使用智能量化提供先进的实时 FPGA 算法，以提供更好的图像质量。
热像素是指反复具有比传感器上大多数像素更高的背景的像素，并且是一个问题，因为它们可能会给出这些像素报告的信号的错误读数。所有 CCD 相机都会发生这种情况，因此我们发明了缺陷像素校正，可以校正热像素，以提高长时间曝光的信噪比，而不会影响速度。热像素和暗像素的阈值在制造过程中确定，并将它们的位置存储在相机中。启用缺陷像素校正后，每个缺陷位置中的信号将替换为紧邻该缺陷之前和之后的像素的平均值。
高速
Retiga ELECTRO 可以全帧捕获每秒 22 帧 (fps)的图像，为电生理学实验提供高采集率。为了适应那些需要更高帧速率的人，使用可用的分级选项和更小的感兴趣区域可以允许更高的帧速率来捕获细胞活动的动态过程。
表 2： Retina ELECTRO 的帧速率规格
视野
Retiga ELECTRO 具有11 毫米的视野，允许在一帧中捕获多个事件。凭借 1360 x 1024 有源像素阵列上的 140 万像素，电生理学家将获得良好的视野，同时仍然利用 6.45 µm 像素提供的高分辨率。拥有这个可用的视野允许在现场潜在应用中存在更多可兴奋的细胞，并且可以允许使用适当的物镜对整个生长的组织进行成像。此外，相机的多种装箱选项可以最大限度地提高有源阵列中每个像素的光子收集量，同时保持图像质量。
卓越的灵敏度
Retiga ELECTRO 的最大量子效率 (QE) 为 75%，从而实现光子到电子的高效转换。除了 600 nm 处的高 QE 之外，Retiga ELECTRO 在其他常用波长上也保持高 QE。许多用于电生理学应用的相机都难以检测发射轮廓位于可见电磁光谱边缘的荧光团，例如 Hoechst 或 Fura Red。 Retiga ELECTRO 在两者上都保持较高的量化宽松。
表 3： Retiga ELECTRO 的 QE 规格。 *QE 由传感器制造商提供。
低相机噪音
Retiga ELECTRO 具有 0.036 e-/p/s 的极低暗电流，因此长时间凝视应用不会像其他 CCD 相机那样影响图像质量。可用曝光时间长达 5 秒，图像质量不会因低光电子计数下的暗电流而受到影响。
Retiga ELECTRO 上的嵌入式图像处理算法允许用户纠正像素响应变化。
低振动
典型的 CCD 相机使用风扇冷却，这可能会给系统带来振动，并且在膜片钳等技术中尤其会出现问题。 Retiga ELECTRO 能够通过使用无风扇热电冷却系统将传感器冷却至 0°C 来保持低暗电流。结果是相机不会给系统带来额外的振动，这意味着膜片钳或其他电生理学实验不再需要补偿这种额外的噪音。除了减少振动噪音外，Electro 还包含安装螺钉，可使用 1/4"-20 螺纹将摄像机固定到现有的接地板上。
Retiga ELECTRO 的附加功能
通过晶体管-晶体管逻辑 (TTL)信号进行硬件同步，可以使用现有硬件无缝触发相机。将相机与电脉冲管理同步允许在触发的同时进行图像采集。研究人员可以使用一个触发器开始采集图像流(触发器优先模式)，每次接收到触发器时收集一帧(频闪模式)，或者让相机在触发信号持续时间内曝光(灯泡模式)。
将摄像机在设备内接地对于减少电气系统中静电的积聚至关重要。 Retiga ELECTRO 包含可实现此目的的接地引脚。
出色的相机需要出色的采集软件，因此 Retiga ELECTRO 标配用户友好型成像软件包 Ocular。 Oural 允许用户轻松捕获图像和电影，以及执行许多其他图像处理功能，例如颜色通道合并、图像内颜色通道的调整以及合并标记栏。
概括
Retiga ELECTRO 是电生理学相机的最佳选择，因为它克服了电生理学系统成像带来的许多成像挑战。研究人员将能够利用相机在整个可见光波长范围内的高量子效率将高比例的光子转换为电子，包括通常难以采样的光谱外部区域。相机无风扇温度调节系统不会将振动噪声引入电生理学设置中，从而减少了系统中额外振动补偿的需要。智能量化和缺陷像素校正有助于改善长时间曝光的信噪比，而不会影响图像采集的速度。内置的接地销可实现安全的电气接地，安装螺钉提供了一个方便的位置来固定相机，以最大限度地减少振动。这些因素，加上 Photometrics 所期望的高质量服务，使 Retiga ELECTRO 成为任何电生理系统的自然补充。
热门跟贴