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　　神经回路研究表征活神经回路中的突触连接是理解行为过程中网络结构与功能相互作用的关键，但现有在体突触映射方法通量极低，难以满足大规模分析需求。相关活动记录（如荧光成像、细胞外多单位记录）仅能提供粗略间接的连接信息，易受共同突触输入干扰。传统配对记录与刺激（玻璃微电极）难以长时间维持多细胞内记录，通量受限（体外最多12个神经元，体内每只小鼠约0.3个探测连接）。其他光学方法（如谷氨酸解笼锁仅能体外使用，单光子光遗传学空间分辨率低）存在明显缺陷。

　　开发一种高通量、高速度的在体突触连接映射框架，提升神经回路分析效率，深入探究脑结构-功能关系，用于探测大脑神经元之间的连接。

　　包含双光子扫描成像（钛蓝宝石可调谐激光）与双光子全息刺激（1030nm光纤激光）两条路径，FOV达350×350×400μm³。

　　通过调整激光总功率与相对目标功率，补偿SLM衍射损失与散射，使光斑强度变异率控制在9-14%（标准差），轴向FWHM约15μm，且不受光斑数量/位置影响。

　　视蛋白：使用快响应、光敏感、胞体限制的ST-ChroME，通过AAV病毒载体在小鼠V1区L2/3神经元中表达。

　　刺激参数：功率密度0.15-0.3mW/μm²，脉冲持续时间10ms，刺激频率7-10Hz，避免短时间突触可塑性干扰。

　　记录参数：膜片钳电极阻抗5-8MΩ，记录信号滤波6kHz、采样20kHz，排除自发活动波动过大的轨迹（振幅2×20百分位）。

　　双光子成像与刺激的光路结构包含成像激光和刺激激光两条路径。成像激光用于对样本进行成像观察；刺激激光通过空间光调制器（SLM）、静态掩模（Static mask）等光学元件实现对特定区域的光刺激，最终通过物镜作用于样本，光电倍增管用于探测荧光信号，以监测光刺激等过程的效果；

　　全息光斑在xy平面（横向）和yz平面（轴向）的荧光分布，能看到光斑的形态。帮助了解光斑的空间强度特性，比如横向和轴向的宽度等信息，这对确保光刺激的空间精度很重要；

　　校正后光斑的均匀性和一致性更好，说明校正能改善光斑的质量，让光刺激更精准；

　　不同光斑数量下，未校正与校正后的双光子荧光强度以及校正后光斑全宽半高（FWHM）的情况。校正后荧光强度更稳定，光斑尺寸的一致性也更好，无论光斑数量多少，都能保持较好的性能，这对多细胞并行光刺激的准确性至关重要；

　　光斑的三维全息图展示了光斑在三维空间中的分布。在三维空间内，校正后光斑的性能（荧光强度和尺寸一致性）也能保持较好的状态，可实现三维空间内的精准光刺激。

　　通量提升：相比传统在体电生理研究（每只小鼠约0.3个探测连接），该方法每只小鼠平均探测3.4个连接（41个连接/12只小鼠），提升约10倍。

　　时空精度：双光子全息技术结合ST-ChroME视蛋白，实现细胞分辨率的AP控制（横向～10-15μm，轴向～56-63μm），AP潜伏期与抖动满足单突触反应识别需求。

　　灵活性：两种映射策略可按需选择，顺序映射适用于精准分析，并行映射适用于大规模快速筛查。

　　技术层面：离靶激活可能导致假阳性连接；全细胞膜片钳在体记录稳定性有限，易受自发活动干扰。

　　开发更均匀表达的转基因视蛋白品系，降低刺激功率以提升空间分辨率；使用更快SLM（如300Hz刷新）减少刺激间隔，结合深度学习优化全息图生成速度；可结合双光子电压成像（如新型电压指示剂）实现全光学映射，适用于慢性实验；引入自适应采样，根据实时反应调整刺激模式，提升效率。针对长程稀疏连接脑区（如皮层-皮层反馈回路），利用方法高通量优势，探究跨区域网络结构。

　　解析局部神经微回路：在大脑皮层等区域，可利用该技术精准探测神经元之间的突触连接，明确神经元之间的兴奋性和抑制性连接关系。例如在小鼠视觉皮层V1区L2/3层，通过顺序单细-胞刺激能识别出突触对及其强度与空间分布，有助于理解局部视觉信息处理的神经通路和机制。

　　研究神经发育过程中的回路形成：在动物发育的不同阶段，运用此技术观察神经回路的构建和重塑。比如观察胚胎期到幼年期，神经元之间突触连接的逐渐形成和稳定过程，探索神经发育异常相关疾病（如自闭症、智力障碍等）的发病机制。

　　神经退行性疾病：针对阿尔茨海默病、帕金森病等神经退行性疾病，研究神经回路中突触连接的变化。例如，检测在疾病模型小鼠大脑中特定脑区（如海马体、黑质等）突触连接强度、数量和分布的改变，了解疾病发生发展过程中神经回路的损伤机制，为寻找早期诊断生物标志物和治疗靶点提供依据。

　　精神类疾病：在精神分裂症、抑郁症等精神疾病研究中，探究大脑情绪调节、认知控制等相关神经回路的异常。通过刺激和记录特定脑区神经元的活动，分析突触连接的变化，理解这些疾病的病理生理机制。

　　筛选神经药物：在体外或动物模型中，利用该技术模拟神经回路的生理或病理状态，测试不同药物对突触连接和神经活动的影响。比如筛选能增强突触连接强度或修复受损神经回路的药物，为神经系统疾病的药物研发提供快速有效的筛选平台。

　　首先，光学系统能精准控制单个或多个光斑，在三维空间中稳定刺激目标神经元。实验显示，该技术能高效、可靠地诱发单个或多个神经元产生动作电位（“神经信号”），且刺激精准，几乎不会误激活邻近细胞。接着用这种方法在小鼠大脑中探测了数百个神经元之间的连接，成功识别出41对真实存在的突触连接。这些连接九游娱乐官方平台大多发生在距离较近的细胞之间（200微米内），具有典型的快速、短延迟的单突触特征。最后，为了提高效率采用“压缩感知”算法，通过同时刺激多组神经元来并行探测连接。总之，这项技术结合了高精度光刺激与高效算法，能够快速、大规模地绘制神经元之间的功能连接图谱。