在神经科学、生物学、医学等科学领域，清晰地观察脑组织等厚生物样本的较深层位置是很重要的一个方面。近年来，双光子激发荧光显微镜成为了突破这一瓶颈的一大有利工具。
与使用可见光的普通荧光显微镜相比，这类显微镜因为采用了近红外光，所以能很好地穿透生物样品，达到更深的位置。但可惜的是，在样品的深层区域，由于透镜的特性和样品本身的不同，可能会发生像差（aberrations），导致分辨率发生显著下降。为了解决这一问题，不少研究人员希望能够对配备SLM的双光子激发荧光显微镜进行重新设计，并使之适于更日常的一些应用。
本周，总部位于日本的滨松光电（Hamamatsu Photonics）表示，该公司已经成功创造了一种“提高双光子激发荧光显微镜空间分辨率”的技术。据滨松光电表示，该技术适合于对生物样本深处区域的高精度观测，并有望成为了解大脑功能的一种关键工具。
（上图展示了滨松光电新型双光子激发荧光显微镜，图片来源：Hamamatsu Photonics官网）
据介绍，这一结果是基于滨松光电的空间光调制器(SLM)和它多年来开发的光控制技术的深入研究。滨松光电的空间光调制器(SLM)利用了液晶来控制入射光（例如激光）的波前来调整反射光的波前形状。这也意味着使用空间光调制器可以自由地控制激光光束模式，比如对入射光进行分支并纠正其畸变。
具体来看，当激光发射到SLM上时，它达到一个全息图模式，用于像差校正，该模式由计算机提供。然后将其反射回来，校正其像差。在双光子激发荧光显微镜下，用激光照射样品，校正其像差，使特定区域的图像更加清晰。
在这项研究中，滨松光电基于其独特的光学控制技术，考虑了全息图图案环的数量和形状，最终成功地找到了一个最优的图案，有效地提高了分辨率。为了进一步提高分辨率，滨松光电还特意增加了控制光偏振的光学元件。
结果显示，通过输入最佳全息图模式，并以这种方式添加一个光学元件，这种空间光调制器(SLM)的分辨率可以提高20%左右，而无需对显微镜光学设计进行大幅的改变。
滨松光电还认为，应用这项研究的结果，能够很轻松地提高配备SLM的双光子激发显微镜的分辨率。这种新的显微镜技术正广泛应用于包括神经科学和生物学在内的许多领域。
基于这一技术，研究人员和医学人员能够对生物样品的深层区域进行详细的测量，并高度精确地观察组成细胞的细胞器状态的变化。这使得它在大脑功能、肾脏疾病和其他疾病的研究中具有很好的应用前景。
该研究是滨松光电与滨松大学医学院共同研究的结果，双方共同创造了上述技术，提高了实际应用的双光子激发荧光显微镜的分辨率。近日，相关研究结果发表在《神经科学前沿》（Frontiers in Neuroscience）杂志上。滨松光电表示，将继续这项提高分辨率的研发，以扩大其实际用途和应用范围。
