【摘要】：大腦是已知的最復(fù)雜的生物組織系統(tǒng),人類近百年來(lái)一直在探索大腦的工作機(jī)理。腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)與功能連接,在大腦中起著至關(guān)重要的作用。研究神經(jīng)元的解剖結(jié)構(gòu)、投射及其連接具有十分重要的意義。本實(shí)驗(yàn)室發(fā)展了一種結(jié)合化學(xué)層析的時(shí)間延遲積分熒光顯微切片成像系統(tǒng)(TDI-fMOST),可在7天左右獲取完整的全腦亞微米分辨的神經(jīng)元結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)。為保證亞微米級(jí)的成像分辨率,成像系統(tǒng)使用了高數(shù)值孔徑的物鏡,其景深為1.0μm,同時(shí)化學(xué)層析方法激活樣本表面的厚度也在1.0μm左右,并且激活部分要處于成像系統(tǒng)的焦面。為了全程持續(xù)獲得高分辨數(shù)據(jù),在整個(gè)成像過(guò)程中系統(tǒng)的焦平面必須穩(wěn)定在±0.5μm范圍內(nèi)。在本論文開展前,系統(tǒng)設(shè)計(jì)尚不完善,長(zhǎng)時(shí)間工作時(shí)觀察到溫度變化會(huì)導(dǎo)致成像系統(tǒng)焦平面漂移,即溫漂現(xiàn)象。該現(xiàn)象使圖像模糊,通常采用人工值守調(diào)焦,以穩(wěn)定地獲取完整的全腦神經(jīng)元投射信息。本文系統(tǒng)性研究了TDI-fMOST成像系統(tǒng)工作時(shí),溫度變化如何通過(guò)系統(tǒng)中各部件影響成像系統(tǒng)焦平面的位置。在此基礎(chǔ)上提出了一種溫度補(bǔ)償方案,以系統(tǒng)中物鏡接口的溫度變化為參考,對(duì)物鏡溫度進(jìn)行反饋調(diào)節(jié),從而穩(wěn)定成像系統(tǒng)的焦平面。通過(guò)電路、機(jī)械和軟件設(shè)計(jì),以STM32單片機(jī)為核心控制器件,結(jié)合PID恒溫算法,設(shè)計(jì)并制作了溫度補(bǔ)償恒焦系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在長(zhǎng)期工作中,這一方案能夠使成像系統(tǒng)焦平面穩(wěn)定在±0.5μm內(nèi),提高了樣本采集的長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定性,達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。目前這一方案已用于多套系統(tǒng)的正式樣本成像,這一溫度補(bǔ)償恒焦裝置是現(xiàn)有TDI-fMOST成像系統(tǒng)的重要組成部分。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：R318.6;TP391.41
【圖文】：

華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文2 TDI-fMOST 成像系統(tǒng)焦平面溫漂問(wèn)題2.1 成像系統(tǒng)的組成部分與工作原理實(shí)驗(yàn)室發(fā)展了結(jié)合化學(xué)層析的 TDI-fMOST 系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用寬場(chǎng)成像的方式結(jié)合化學(xué)層析抑制樣本下層熒光信號(hào)的干擾，采用先切削然后激活表面熒光信號(hào)并對(duì)其進(jìn)行掃描成像的方式實(shí)現(xiàn)了大體積生物樣本的三維成像，具有高通量、高分辨率等特點(diǎn)，在腦連接圖譜構(gòu)建和單細(xì)胞重建等研究方面擁有廣闊的前景，該技術(shù)有望在神經(jīng)成像領(lǐng)域進(jìn)行大范圍推廣。

華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文為了實(shí)現(xiàn)快速高通量獲取全腦精細(xì)神經(jīng)結(jié)構(gòu)的目標(biāo)，系統(tǒng)采用了基于時(shí)間延積分模式的線掃描成像方式，使用的探測(cè)器為 TDI-CCD。TDI-CCD 由多行 CCD陣列組成，相機(jī)的曝光與樣本的運(yùn)動(dòng)同步，每次曝光采集到的信號(hào)不會(huì)直接輸出，是將信號(hào)經(jīng)過(guò)多次移位疊加后輸出，該方法具有放大信號(hào)值的作用，其工作原理如2.2 所示。

圖 2.4 條帶掃描示意圖Figure 2.4 Schematic diagram of band scanning在高分辨率的條件下，鼠腦一張冠狀面大小為 6mm×10mm 左右，成像的時(shí)間為 60 s~70 s，整個(gè)鼠腦約 10 mm，所以每個(gè)完整的鼠腦需成像約成像整個(gè)鼠腦的時(shí)間需要 7 天左右的時(shí)間。 運(yùn)動(dòng)切片模塊運(yùn)動(dòng)切片模塊主要由三維精密移動(dòng)平臺(tái)和安裝在刀架上的金剛石刀組成腦冠狀面成像完成之后，三維精密移動(dòng)平臺(tái)帶動(dòng)樣本運(yùn)動(dòng)至金剛石刀下，的信號(hào)切掉，然后新的樣本表面暴露在堿性溶液中，樣本表面的信號(hào)將被帶動(dòng)樣本移動(dòng)到物鏡下進(jìn)行成像，如此進(jìn)行循環(huán)往復(fù)。 溶液循環(huán)模塊由于化學(xué)層析方法的使用，在整個(gè)成像過(guò)程中樣本需要浸泡在堿性激活液

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前3條

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相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

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相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 王紅光;光刻機(jī)溫度控制裝置的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];華東理工大學(xué);2011年

本文編號(hào)：2751109