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脉动科技2022年2月刊-FYLA SCT皮秒超连续谱激光器在神经科学中的应用
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Thursday, March 17, 2022

FYLA SCT皮秒超连续谱激光器在神经科学中的应用


引言:本文是采访一位使用FYLASCT超连续激光的神经科学研究人员的介绍。

特伦托大学(University Of Trento)的纳米实验室(NanoLab)拥有一台用于芯片表征的FYLA白色激光器,这是光诱导激活体外神经元印迹过程的关键一步。

Clara Zaccaria毕业于帕多瓦大学物理学专业,目前正在特伦托大学纳米实验室攻读博士学位三年级,实验室负人为洛伦佐·帕维西(Lorenzo Pavesi)。她解释了她是如何将FYLA超连续光纤激光器用于备份项目的。

1.什么叫备份项目/后备项目?

备份的目的是使用光子芯片在一个小型的体外神经元网络中创建记忆印记。这个人工印记将使用光遗传策略来创建,其中图案化的光照明将对应于沿着光路激活一组表达通道视紫红质的相互连接的神经元。从这个意义上说,图案化的光将作为一种人工学习事件来产生记忆印记。

这个体外还原剂系统可以比较“印迹神经元”(被光激活的细胞)和“非印迹神经元”(不被光激活的细胞)的活性和形态变化,以研究印迹细胞连接的基本机制,并建立神经元活动和神经元之间连接变化之间的联系。

Clara Zaccaria的研究是在ERC后备项目的框架内进行的,该项目创造了神经形态光子芯片与生物神经元通信的混合平台。在后备项目中,她实施了两种体外神经元激发装置,一种使用通过显微镜的数字光投影仪,另一种使用专门设计的光子芯片。

2.超连续谱光源对光子芯片光学特性的影响  

他们使用FYLA超连续激光来表征光子芯片中设计的光学结构。FYLA白色激光光纤激光器对于表征不同波长的结构非常重要:该光电子芯片被设计为工作在488 nm处,但是为了以不同的方式与神经元相互作用,了解在更高波长的光学结构的行为可能会很有用。

3.在任何波长下表征光学结构

此外,激光器的设置非常重要,因为它们需要光的相干才能与实验室中设计的光子芯片正确使用。此外,他们需要在可见光中有一个大光谱的光源,才能与光学光谱分析仪一起使用。由于缺乏合适的增益介质,在可见范围内如FYLA的可调谐光源或宽带光源并不常见。当他们想要使用光谱的特定部分时,他们会使用滤光片,如果需要偏振,还会使用一些波片和偏振器。

4.神经科学的未来

主要的科学挑战是这些平台的生物兼容性,以及能够与生物平台竞争的神经形态电路的设计。如果在未来有可能实现能够与神经元通信的高效光子学平台,那么就有可能创造出能够取代或支持健忘症或癫痫等疾病中出现故障的脑区的设备。此外这类平台还有助于进行体外研究,以揭示神经元网络中发生的基本过程,如信号和信息存储。这类研究确实是当今神经科学面临的更重要的挑战之一。

5.FYLA SCT超连续谱光源

6.FYLA SCT超连续谱的产品优势

1.400-2400 nm全光谱范围内良好的输出功率

2.优异的功率稳定性: <0.5%

3.长时间免维护运行:连续运行时间>10,000小时

3.无与伦比的性价比


7.FYLA SCT应用领域  

1.光谱学:荧光光谱,透射吸收光谱,OCT等

2.光学表征:纳米结构,半导体,二维材料等

3.单光子应用:神经科学,生物成像等

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