1 浙江大学光电科学与工程学院，浙江 杭州 310027
2 浙江大学脑科学与脑医学学院，浙江 杭州 310058
3 浙江大学教育部脑与脑机融合前沿科学中心，浙江 杭州 310058
光遗传学采用光学手段对大脑神经活动进行调控，为神经科学研究提供重要技术手段，促进了当代神经科学里程碑式的发展。由于光在生物组织中的非侵入穿透深度极其有限，传统光遗传学一般采用损伤性植入光纤的方式，导致光刺激的空间精度无法保证。近年来，随着光学技术的进步，精准光遗传学逐渐兴起。精准光遗传学一般采用具备深穿透能力、高时空分辨率的光学系统，具有单细胞精度的神经调控能力和亚细胞精度的神经元集群活动实时检测能力。从技术原理、光路构建和系统优化等几个方面对精准光遗传学研究进行分析和讨论，最后讨论精准光遗传学研究中的技术局限和可能的解决方案，并展望精准光遗传学技术的未来发展方向和应用场景。
成像系统 光遗传学 脑科学 自适应光学 机器学习 相位共轭 靶向调控 激光与光电子学进展
2022, 59(8): 0800001
1 浙江大学医学院附属第一医院神经生物学系现代光学仪器国家重点实验室, 浙江 杭州 310058
2 浙江大学光电科学与工程学院, 浙江 杭州 310027
3 浙江大学脑科学与脑医学学院, 浙江 杭州 310058
提出一种光透过散射介质的散斑恢复算法,可实现大视场任意位置的聚焦。通过仿真模拟光路测量散射介质的传输矩阵并进行二值化处理,再利用数字微镜器件对入射光进行二值振幅调制,实现透过散射介质的单点或多点聚焦。由于不同聚焦位置的独立性,所提算法能够实现大视场任意位置聚焦。仿真结果表明:聚焦位置的光强增强因子随着采样数目的增加而增加;与传统三步相移法相比,在采样数目减少1/3的情况下,所提算法能够获得55%的增强比,比三步相移法高12%。所提算法对透过散射介质实现大视场范围扫描聚焦有重要意义,在生物医学成像领域具有广阔应用前景。
生物光学 散射 传输矩阵 贝叶斯定理 聚焦
