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2025-01-10 17:03:03光纖記錄技術: 光纖記錄技術是一種利用光纖作為記錄介質的高密度數據存儲技術。它通過將光信號轉化為電信號或熱信號，并記錄在光纖的核心區域，實現數據的長期存儲。該技術具有存儲密度高、數據傳輸速度快、抗干擾能力強等優點。光纖記錄技術廣泛應用于科研、醫療、軍事等領域，特別是在需要大容量、高速數據存儲和傳輸的場景中，展現出獨特的優勢。隨著技術的不斷發展，光纖記錄技術有望在未來實現更高效的數據存儲和讀取，進一步推動信息技術的發展。

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北京大學李毓龍教授團隊 | 光遺傳與光纖記錄技術培訓班，報名開始啦！

探索清醒自由活動狀態下動物行為功能的神經編碼機制，是當代神經科學研究中的至關重要課題。

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2023-07-29
光遺傳與光纖記錄技術培訓班
名師指導 | 瑞沃德首屆光遺傳與光纖記錄技術培訓班, 報名開啟!

光遺傳結合光纖記錄的方法使得研究人員能夠研究特定細胞及投射關系的功能意義，因而迅速成為熱門的生命科學研究方法。然而在實際科研工作中，很多科研人員在使用光遺傳與光纖記錄這兩種技術時會遇到各種難題：

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2023-03-22
瑞沃德首屆光遺傳與光纖記錄技術培訓班
詳解光纖記錄在神經系統疾病研究中的應用

本文將帶領大家了解一些光纖記錄的實驗應用場景，幫助各位更好地了解光纖記錄在神經系統疾病中的應用，以及分享光纖記錄如何助力研究新發現。

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2022-12-20
光纖記錄技術
重磅直播 | 中科院研究員分享光遺傳與光纖記錄技術應用實例！

9月27日中午12:30準時分享，視頻號同步直播。

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2024-09-19
直播回顧 | 光遺傳與光纖記錄技術在神經科學研究中的應用

沒有趕上直播，或想回顧精彩內容的小伙伴，直播回放來啦~

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2024-12-05

光纖記錄技術文章

光纖記錄技術全解析！3份白皮書200頁精華，助你科研快人一步

實驗不求人，科研更輕松！

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2025-03-13

光纖記錄技術產品

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光纖記錄技術問答

2021-10-26 10:28:11干貨分享 | 光纖記錄技術深度解析，揭開拓展實驗研究的奧秘: 光纖記錄（Fiber photometry）通過時間相關單光子計數(TCSPC)的光纖光學來測量熒光分子在大腦中發出的光信號。基于基本原理，使用直徑較小的光纖探頭就能實現傳輸并收集熒光信號，將采集到的發射信號通過二色鏡進行光譜分離，并通過濾波器聚焦到探測器上，即可檢測出熒光的實時動態變化。所以光纖記錄方法的優勢主要在于：植入的光纖探頭體積小且柔韌性好，使得周圍組織損傷較小；因為植入光纖體積小，方便同時記錄多個大腦區域的信號；基于TCSPC的光纖是檢測發射光的超靈敏工具，滿足在低強度激發光下即可檢測熒光，從而減少了光漂白的機會，并延長了記錄時間。目前光纖記錄常用于檢測鈣信號及神經遞質信號變化，背后原理是通過給實驗動物注射基因編碼型的熒光探針/生物傳感器，隨后通過光纖記錄即可檢測到對應神經信號的變化。基因編碼生物傳感器是一類生物分子信號介質，它被整合到細胞的基因組中，然后由細胞的分子機制產生。這些蛋白質結構可以被設計成在化學物質存在或細胞環境變化時改變構象，從而產生熒光信號。常見的基因編碼型的生物傳感器根據應用場景主要分為：1、膜去極化。一旦動作電位(AP)被激活，AP將沿軸突向下傳播，并使突觸前鈕扣對應的膜去極化(從?65 mV到+40 mV或更大)。這種膜去極化作為神經元激活的分子特征，可以通過遺傳編碼的電壓指示探針(GEVIs)檢測；2、電壓門控Ca2+通道激活和輸入。當膜去極化發生在突觸前活躍區，電壓門控Ca2+通道打開，導致Ca2+快速內流。這種升高的細胞質Ca2+濃度(從~100-~400nM)的變化可以持續約50-150毫秒，通過基因編碼Ca2+指示劑(GECIs)即可檢測；3、膜泡融合/胞外分泌。胞質Ca2+水平升高觸發易于釋放的突觸囊泡的胞外排泄，這些突觸囊泡充滿了神經遞質。在胞外分泌過程中，當突觸囊泡與質膜融合時，細胞外介質(pH ~ 7.4)中和囊泡腔(pH ~ 5.5)的酸性pH值，這種中和作用可以通過pH值指標探針檢測，如pHluorin；4、神經遞質傳遞。一旦神經遞質被釋放到突觸，它們的功能根據遞質類型而異，可以通過神經遞質(NT)指標檢測，如iAChSnFR和 dLight。基因編碼型乙酰膽堿(ACh)探針iAChSnFR用于檢測不同生物樣品中的ACh瞬變。它被設計成在膽堿結合時發出熒光，并被證實可用于測量小鼠體內獎勵活動中海馬ACh傳遞的反應。dLight是一種基于受體的遺傳編碼多巴胺(DA)熒光探針。它是通過用環狀排列的綠色熒光蛋白(cpGFP)取代DA受體(DAR)的第三個胞內環（Intracellular Loop 3，ICL3）的位置而構建的。dLight產生不同的熒光強度對應于DA與DAR的結合量。圖1所示：光纖記錄系統原理和基因編碼熒光探針。A.光纖記錄裝置和信號處理的原理圖。在該模型中，將基因編碼的熒光探針病毒注射到腹側被蓋區(VTA)，投射的信號從伏隔核(NAc)和前額皮質(PFC)記錄下來。B.四種不同的基因編碼型探針及其對應的神經傳遞分子信號的示意圖表示。隨著動作電位(AP)的傳播，電壓門控鈣(Ca2+)通道被觸發打開，導致快速的Ca2+內流；隨即誘導突觸囊泡的胞吐，突觸囊泡將神經遞質(NTs)釋放到突觸間隙，在突觸間隙中神經遞質可以與相應的受體結合并激活突觸后神經元，這些分子特征可以通過電壓指標(GEVIs) ，Ca2+探針(GECIs)， pH值指標探針(如pHluorin)，NT指標探針(G protein-coupled受體,GCPR)進行檢測。示意圖非真實比例。光纖記錄實驗操作較為簡便，目前在神經環路分子機制探究上應用越發廣泛，同時越來越多的實驗室將光纖記錄與其他實驗技術進行聯合應用。1、光纖記錄與光遺傳光遺傳學是一種以光作為工具特異性激活或抑制神經傳遞的方法。研究人員經常使用光遺傳學以極大的時間精確度來研究確定的神經元亞群對特定行為的影響。但是光照的作用僅僅通過動物行為的檢測評估是不完善的，很有可能存在“假陽性”和“假陰性”，且不能排除自然行為的干擾。而光纖記錄即可提供足夠的證據支撐。光遺傳學結合光纖記錄的方法使研究人員能夠研究特定細胞、它們的投射關系的功能意義。2、光纖記錄與核磁一般認為，血氧水平檢測(BOLD) fMRI(功能性磁共振成像)通過血管耦合機制與神經傳遞在時空上相關。為了更深入地了解神經元對BOLD信號的貢獻，電生理學技術已被納入功能磁共振成像研究。雖然這些研究提供了關于神經元環路更具體的信息，但功能磁共振成像(fMRI)所需要的磁場會在電生理信號中產生偽影。而近幾年的研究中將光纖記錄和fMRI相結合，證明了Ca2+峰值和不同大腦區域的BOLD信號之間的聯系，同時有文獻證明星形膠質細胞Ca2+水平的變化與BOLD信號也有關聯。fMRI技術與光纖記錄相結合，使fMRI掃描具有細胞分辨率。這種綜合技術有潛力闡明單個神經元亞群對大腦回路的貢獻。圖2所示：將BOLD fMRI技術與細胞-特異性病毒傳遞的GCaMP6（一種遺傳編碼的鈣指示劑，GECI）的光學檢測技術相結合（Schlegel et al .,Nature protocols(2018)）3、光纖記錄與電生理目前，電生理學是研究行為與自由行為動物體內神經元動力學關系的金標準分析技術。電生理學允許同時記錄數百或數千個細胞、離子通道和神經元活動，電極可以落在單個細胞上，記錄細胞內信號變化，或者落在細胞外空間，監測整個大腦區域的電生理信號。它測量的電信號（電流或電位）以高時間分辨率的毫秒級離子通量導出。電極陣列記錄來自電極尖端附近所有細胞的信號，不能直接區分細胞種類。由于光纖記錄方法缺乏較高的時間分辨率，在體電生理學缺乏細胞類型特異性，二者結合有助于高時空分辨率下研究不同的大腦區域特定環路和行為狀態。R820三色光纖記錄系統，可記錄GCaMP、dLight等綠色熒光指示劑或遞質探針，及RCaMP、jrGECO1a等紅色指示劑或遞質探針信號，同時特有的410nm光源用于獲取對照信號，有效排除噪聲。靈活的TTL信號輸入輸出設置，更方便拓展實驗應用。R820三色多通道光纖記錄系統免費試用識別上方二維碼，快來申請試用吧

2022-02-16 17:31:31光纖記錄詳解，一文帶你詳細了解光纖記錄實驗！: 一、光纖記錄工作原理人類的大腦擁有約900億個神經元，神經元之間通過突觸相互連接形成了復雜的神經網絡，并由此產生各種復雜的功能。大腦能夠合成和釋放上百種神經遞質，神經信號通過突觸釋放的神經遞質從而在神經元之間進行傳遞（圖1）。圖1當神經興奮傳導到突觸末端時，會刺激突觸上鈣離子通道打開促使鈣離子大量內流，胞內鈣離子濃度瞬時上升，驅動突觸小泡將神經遞質釋放到突觸間隙中，釋放出的神經遞質隨即與突觸后膜上的受體結合，將遞質信號傳遞給下一個神經元，從而進行信息的逐級傳遞（圖2）。這些神經元以復雜的通路投射到多個腦區，產生了學習認知、情感、控制、動機、獎勵等豐富的功能。光纖記錄系統則可以通過檢測鈣離子和神經遞質的熒光變化程度來表征群體神經元的活動情況。圖2那么光纖記錄是如何檢測神經活動的呢？以鈣離子熒光信號檢測為例，光纖記錄系統的技術原理是借助鈣離子濃度變化與神經元活動之間的嚴格對應關系，利用特殊的熒光染料或者蛋白質熒光探針，將神經元中鈣離子的濃度通過熒光強度表現出來，并被光纖記錄系統捕捉，從而達到檢測神經元活動的目的。在神經系統中，靜息狀態時神經元胞內鈣離子濃度為50-100nM，而在神經元興奮時胞內鈣離子濃度能上升10-100倍，因此我們可以通過注射鈣離子基因編碼指示劑（Calcium indicator，如GCaMPs、RCaMPs等）來標記鈣離子。鈣離子指示劑帶有熒光蛋白（如GFP、RFP等）及其變異體的蛋白質，可與鈣調蛋白（CaM）和肌球蛋白輕鏈激酶M13域結合（圖3左）。當神經活動增強時鈣離子通道打開，大量鈣離子內流并與CaM結合，導致M13和CaM結構域相互作用，引發cpEGFP結構重排，從而增強綠色熒光信號（圖3 右）。因此我們可以通過檢測鈣信號的變化來表征神經元的活動，進而研究神經元活動與動物行為的相關性，探究復雜行為背后的調控機制。圖3(Marisela Morales, et al. Neuron, 2020)圖4：VTA-VGluT2神經元編碼先天逃避反應光纖記錄檢測神經遞質信號的原理與上述方法相同，把cpEGFP嵌入特定的神經遞質受體，受體與神經遞質結合后會引發受體構象改變并發出熒光信號（圖5）。通過病毒注射、轉染等技術手段，可以將這種可遺傳編碼的探針表達在細胞或小鼠腦部，借助成像技術，觀察神經遞質濃度的實時變化。圖5(Yulong Li, et al. Cell, 2018)圖6：條件反射實驗中伏隔核Nac腦區的DA釋放二、光纖記錄實驗方法在光纖記錄實驗中，首先要選擇合適的熒光病毒。熒光染料或指示劑是通過病毒載體轉入目標腦區，常用載體為AAV病毒。根據實驗的不同，需要選擇特異啟動子或者Cre-FloxP系統來特異標記目標神經元，無特異性的GCaMPs表達雖然可以觀測群體神經元活動但無神經元特異性，光纖記錄的作用在于觀測特異類型神經元群體的活動。實驗流程：1、在目標腦區注射鈣熒光病毒，并在注射位點埋植光纖插針，用于收集熒光；圖7：病毒注射與陶瓷插針埋植2、待2-3周鈣熒光病毒表達后，連接光纖，使用光纖記錄系統采集動物在行為學實驗中大腦的鈣熒光信號；圖8：病毒表達3、通過分析軟件處理鈣熒光信號數據，并結合行為學視頻對動物的行為進行分析。圖9：光纖記錄結合高架十字迷宮實驗三、光纖記錄數據分析以瑞沃德R820三色光纖記錄系統記錄的數據為例。1、數據預處理。R820三色光纖記錄系統軟件集信號采集與數據分析于一體，在數據分析中，數據預處理過程包含平滑處理，基線矯正，運動矯正等功能。平滑處理可以將數據中的過多雜信號去除，最大限度的突出目標peak。基線矯正多數針對的是熒光信號因長時間記錄導致漂白信號逐步下降，或者光纖的自發熒光在長期記錄下逐步被漂白基線逐步下降等情況。此情形的數據因為整體呈現下降趨勢，不利于后續數據作圖分析，所以需要進行基線矯正。運動矯正用于采用410nm對照通道的數據，410nm數據可以用于反應背景噪音信號，運動矯正即將410nm數據與470nm數據進行擬合，通過算法從470數據中去除410nm數據的波動，得到真實的熒光數據。圖10：光纖記錄數據預處理2. 將熒光數據與動物行為數據同步對比，選擇事件標記或者增加事件標記，事件相關信號分析作圖。圖11：事件分析3. 將不同組的數據進行組間對比，即可分析不同處理因素下熒光數據的差異。此外，還可結合行為學視頻同步分析動物的運動軌跡。圖12：不同數據組間分析通過以上步驟，原始的熒光數據就可以直接出圖啦。光纖記錄實驗的工作原理，實驗方法以及數據分析已經全部講完啦….想體驗R820三色多通道光纖記錄系統識別下方二維碼，即可免費試用讓實驗信號更強更準

2022-11-24 09:30:59光纖記錄實驗過程中需要全程避光嗎？

2022-07-13 09:17:56裂開！做光纖記錄實驗采不到熒光信號？注意事項在這里: 光纖記錄實驗操作較為簡便，能夠長時間穩定的動態檢測動物的神經信號，目前在神經科學研究中應用越發廣泛。但是在做光纖記錄實驗中，有時會遇到采集不到熒光信號的情況，各位小伙伴是否也曾遇到過？今天，小沃帶大家梳理一遍采集不到信號的可能原因及實驗注意事項，助你實驗更順暢！01病毒1.病毒是否存在反復凍融現象，反復凍融會降低病毒滴度，從而影響病毒轉染效率。因此光纖記錄實驗中，病毒應即拿即用，避免凍融。2.病毒與目標腦區神經元特異性結合程度也會影響熒光信號。02病毒注射1.手術前定位：通過預實驗對腦區精準定位（可通過臺盼藍注射定位）。在病毒注射前，我們可以先注射臺盼藍進行預實驗以達到練手的目的，提高后面實驗的成功率。腦區坐標定位參考：調平時注意左右高度差小于0.03mm。2.病毒注射：選擇較細直徑的玻璃電極可以減少注射損傷，對于淺層腦區注射，可減少病毒泄露。病毒注射后留針10min。3.病毒注射檢測：切腦片看熒光表達。熒光染色實驗拍不出帶有熒光的細胞，可能原因是顯微鏡聚焦未在神經細胞這一層上（如上圖出現模糊團狀，可能會是細胞）、注射的腦區與病毒反應的特異性神經元數量太少、或是熒光淬滅掉了。注意事項：如果病毒沒注射成功，可能原因有手術中腦區定位有偏差導致病毒注射位置不對（目標腦區很小的話會常存在這個問題）、病毒注射后順著腦室流走、病毒注射后未留針導致病毒順著注射孔被析出。03陶瓷插針埋植位置1.病毒注射與陶瓷插針植入可以在同一個手術進行，避免二次手術對小鼠造成傷害；2.選擇合適的夾持器，滿足不同深度及相對距離的植入手術；3.定期查看定位儀操作臂與夾持器的固定情況，防止角度偏差。病毒注射表達區域與陶瓷插針的植入位置需要保持接近，根據文獻中數據，超過100μm就會明顯影響信號強度。HanQin et al., Neurophoton,201904耗材參數搭配1.光纖記錄實驗對環境光比較敏感，建議實驗在光線相對穩定、昏暗的環境下進行。光纖記錄更適合選擇黑色陶瓷插針與黑色陶瓷套管，可避免環境光對熒光信號的影響；2.較大數值孔徑的耗材有助于熒光信號的傳輸，所有的配件耗材保持相同的芯徑、NA數值更有助于實驗記錄；3.使用高強度的激光器對光纖進行漂白，使得光纖等耗材的自發熒光降低，減少噪聲干擾。光纖漂白器05光纖記錄參數設置1.首先檢查線路連接：包括光纖與機器連接的端口，光纖與小鼠連接的端口（并使用酒精擦拭光纖端口和鏡頭）。2.調高曝光時間：Cmos相機拍攝時間增加，有助于采集到熒光信號。注意事項：1.若未記錄到信號，可適當調高光源功率；2.動物腦區較大，病毒注射量可適量增加；3.病毒注射后也可先不埋植插針，待2-3周后病毒表達，陶瓷插針連接光纖一起植入，邊植入插針邊檢測鈣信號。瑞沃德三色多通道光纖記錄系統產品特點：最大支持9通道同時采集，滿足多只動物或多個腦區位點同時實驗；高靈敏雙檢測器，獨立分時序采集，避免熒光串擾；專業集成信號采集、數據分析、行為學采集分析模塊；輸出信號參數自定義調節，可進行多種觸發，實現刺激和記錄的閉環控制；兼容光遺傳學，實現同一位點記錄和刺激。識別下方二維碼，即可申請免費試用

2025-03-26 15:45:16強震記錄儀如何記錄: 強震記錄儀如何記錄在自然災害中，地震是為常見且破壞力巨大的現象之一。地震的強度和發生時刻的準確記錄對于科學研究和災后救援具有至關重要的作用。強震記錄儀，作為監測地震活動的重要工具，能夠高效且地記錄地震的各項數據。本篇文章將詳細探討強震記錄儀的工作原理、數據采集方式及其在地震監測中的應用，幫助讀者全面了解這一設備如何實現地震數據的實時捕捉和分析。強震記錄儀的基本構成與工作原理強震記錄儀，通常由傳感器、數據采集系統、存儲模塊和分析軟件等部分組成。其核心原理是通過測量地面振動的幅度和頻率，來推算地震波的強度和傳播特性。當地震發生時，地震波通過地殼傳播，地震記錄儀的傳感器會感知到這些振動并將信號轉化為電信號。這些電信號被送入數據采集系統進行分析和存儲，終通過軟件顯示或傳輸到相關監控平臺。強震記錄儀如何采集數據強震記錄儀在采集數據時，首先會利用高靈敏度的加速度計或地震儀進行振動測量。這些設備能夠捕捉到微小的地面位移，進而對地震波的起始、傳播及衰減過程進行詳細記錄。尤其是強震記錄儀，能在極端震動情況下依然保持高度的穩定性和精度。數據的采集通常是連續的，能在地震波開始時自動啟動，實時監測震中及周邊地區的震動情況。數據存儲與處理強震記錄儀在采集數據后，通常會將原始數據存儲在內存中，等待進一步的分析。為了提高數據處理效率，一些記錄儀還配備了智能處理模塊，可以自動分析數據，生成初步的震中位置、震源深度及震級等信息。這樣，相關部門能夠迅速得到地震的基本信息，為災后緊急響應提供支持。隨著技術的進步，現代強震記錄儀還可通過無線網絡將數據實時傳輸至數據中心，確保地震數據的快速獲取與共享。強震記錄儀的應用領域強震記錄儀的應用不僅僅局限于地震監測。它在防災減災、工程建設、地質研究等多個領域都有著重要作用。在防災領域，強震記錄儀為政府和應急部門提供了的震情數據，幫助他們制定應急預案并進行災后評估。在建筑工程中，通過強震記錄儀的監測，工程師能夠實時了解地震對建筑結構的影響，從而評估建筑物的安全性。在地質研究中，強震記錄儀的長期數據積累也為地震預測和地質構造研究提供了豐富的參考資料。強震記錄儀的未來發展趨勢隨著科技的不斷進步，強震記錄儀在性能和功能上也在不斷提升。未來，強震記錄儀將更加智能化，能夠通過云計算與大數據分析技術，對地震數據進行更深入的分析和預測。傳感器的精度和穩定性也會得到進一步優化，甚至在極端震動條件下，仍能保持高精度的記錄能力。強震記錄儀的發展將會極大地提高地震監測的實時性、準確性與可靠性，為全球的地震防災減災工作提供更加有力的技術支持。總結來說，強震記錄儀不僅僅是一個簡單的設備，更是現代地震監測體系中不可或缺的一部分。通過其的數據采集與分析功能，我們能夠更好地了解地震活動的規律，為應對未來的自然災害做好準備。