神経科学用レーザー

2光子蛍光顕微鏡は神経科学におけるバイオイメージングの主要技術となりました。これにより生体に影響を与えることなく、神経の構造や活動を立体的に、しかもサブミクロン単位で観察可能です。2光子蛍光顕微鏡のコントラストメカニズムでは、緑色または赤の蛍光タンパク質（いわゆるGFPとRFP）を2光子ずつ赤外線範囲で励起します。 
この非線形処理を実行し、生きている脳の深部のニューロンを解像するには、クリーンな時間波形と1W以上の平均出力を持つフェムト秒レーザーが必須です。 

純粋なイメージングを超える全光学インタロゲーションは、神経活動の活発なパターンがどのように行動を引き起こすのかを理解する新しい方法です。この実験では、2光子イメージングによる神経活動の視覚化と、細胞内のチャネルロドプシンを光活性化して各ニューロンを刺激する2光子光遺伝学を組み合わせます。

多くのニューロンを並行して励起する必要があることから、2光子光遺伝学に必要なレーザーと顕微鏡技術は、2光子イメージングと基本的に異なります。一般には、波長1030～1040nm、繰り返し周波数100kHz～1MHzの高出力マルチワットレーザーと空間位相変調器（SLM）を組み合わせ、数十から数百のニューロンを同時に励起します。

ネズミの脳内にあるGFP標識付きニューロンの2光子イメージング。 
画像提供：Hans Fried博士、DZNE Bonn、ドイツ

神経科学研究を支援および推進するため、トプティカはGFPとRFPの2光子イメージングに対応するレーザー製品群を発表します。FemtoFiber ultra 920、FemtoFiber ultra 1050、そしてチャネルロドプシンの2光子光遺伝学に対応するFemtoFiber vario 1030 HPです。

 
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