基于毛发状共焦荧光内镜的深层脑内体内成像

共焦和多光子显微镜广泛用于生物组织（如大脑）的体内荧光成像，提供约 1 mm 深度的无创访问且性能不受显著影响。最近发展出的一种替代方案是全息内镜学，利用控制光通过毛发状光纤实现。虽具有最小侵入性，能提供相当的空间分辨率，同时将适用性扩展到前所未有的深度。其已用于解析细胞结构连通性、记录神经信号以及监测来自活体大脑最深部位置的血流。然而，其应用，尤其是在密集标记的脑区，仍受到显著对比度损失的限制，主要源于缺乏实用机制来排除非焦点荧光光——这是共焦和多光子显微镜所固有提供的能力。通过探索不同 MMF 类型光模的结构机会，我们识别到实现类似共焦荧光显微镜的可能性。我们采用一种新型复合纤维探头，将分段指数 MMF 与阶梯指数 MMF 组合，实现了空间分辨信号收集和对非焦点光的选择性排除。这种共焦滤波显著增强了图像对比度和分辨率，通过抑制背景和非平面信号。我们在活体小鼠大脑中演示了对细胞结构连通性和细胞内钙信号的改进成像性能。