用随机访问投影显微术在体测量神经元输入-输出运算

神经元将数千个突触输入转化为脉冲输出，而理解这一转化过程需要在体内以毫秒时间尺度测量大量亚微米级突触。在此我们提出 SLAP2，一种双光子随机访问投影显微镜，无逐目标访问时间成本，成像速度比现有方法快 5 倍以上，并具备高性能的实时硬件运动校正。灵活的扫描模式使得在行为小鼠中能够以约 200 Hz 测量数百个突触、以 50-100 Hz 对超过 800 个突触进行容积测量，以及以 2-10 kHz 进行区室分辨的树突电压测量。在视觉皮层锥体神经元中同时进行树突谷氨酸和胞体钙成像，揭示了刺激起始和偏好刺激朝向反应的非线性输入-输出放大。被放大的特征与空间组织化的输入以及突触活动与胞体输出之间更强的试次间耦合相关。这些测量确立了 SLAP2 作为在行为动物中记录亚细胞荧光动态复杂模式的强大工具。

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