Mini2P是一種開源的頭戴式微型雙光子顯微鏡，可用于對自由移動小鼠的大腦中成千上萬個神經元進行快速、高分辨率、多平面的鈣成像。這種新版的微型腦顯微探測器重量低至僅2.4克，連接線設計高度靈活，讓你能夠實時觀察到“頭頂著顯微鏡的小鼠”在多種環境和行為測試中自由移動時大腦內不同深度的上千個神經元如何互動！即使是在小鼠攀登、跳躍和因威脅而逃跑等劇烈行為期間，運動偽影也一樣很小。Mini2P分辨率高、能保持成像穩定，可以在幾周時間內對同一簇神經元采集數據來進行長期行為研究。

別看才不到3克，Mini2P的創新之處不僅在于具有擴大的視場(FOV)、更在于增加了具有z掃描范圍和速度的微型可調透鏡，可通過靜態電壓在不引起升溫的情況下操縱鏡頭的曲率，允許對多個交錯平面進行快速和穩定的成像，以及3D功能成像。借助雙光子激發的光學斷層能力，MINI2P能以高信噪比進行鈣成像，而不受體細胞或神經纖維層密度、神經元活性水平的影響。

通過多個相鄰FOV連續成像，可使觀察細胞數量提高到10,000多個神經元，也可以在數周時間內對同一簇神經元采集數據來進行長期行為研究。通過增加定制設計的μTlens—— 一種減輕重量、加快聚焦速度的z-掃描設備，可以從不同深度的多個相鄰平面記錄神經元活動，擴展了z平面的成像能力。實驗結果表明，借助Mini2P可從小鼠大腦中視覺皮層、內嗅皮層和海馬的不同深度的細胞群中獲得大規模的原理驗證數據，揭示各區域的細胞空間調節。

亮點：

• 在廣泛的行為范圍內觀察到穩定的高質量成像
• 監測數以千計的視覺或內嗅皮層細胞的活動，
• 可定制設計z-掃描模塊，跨多個平面快速成像

Mini2P是由挪威科技大學Kavli系統神經科學研究所開發的，他們于2022年3月在《Cell》發表的文章中詳細介紹了Mini2P的實驗結果。野生型小鼠通過注射AAV1-syn-GCaMP7f，獲得能在CaMKII啟動子控制下廣泛表達GCaMP6s的轉基因小鼠 (Camk2a-tTA;tetO-GCaMP6s)，這是一種在動作電位期間與鈣離子結合并發出熒光信號響應的蛋白質，因而能夠用MINI2P的紅外激光來捕捉記錄神經元的活動信號。

在文章中，研究人員以觀察大腦中三個不同深度、需要不同光學路徑的區域——水平方向的淺層視皮層(VC)區域，需要用三棱鏡的垂直方向的內側內嗅皮層(MEC-PAS)區域，需要借助GRIN透鏡的更深層的海馬區(CA1)區域——應用MINI2P的案例，來證明了MINI2P的適用性。

他們證明V1和鄰近視覺區域中存在多個空間調節細胞類別，并通過多個相鄰FOV連續成像使觀察細胞數量提高到10,000多個神經元；在海馬和內嗅皮質中發現了具有與位置細胞和頭向細胞相似特性的細胞。在較難接近的近垂直方向MEC- PAS區域，他們通過1.3x 1.3 x1.6 mm3的棱鏡監測了數百個網格細胞的活動，失真最小，分辨率高到MEC表面以下數百μm。這種能在小鼠不受限制地行動中同時記錄數百個急劇調整的網格細胞的能力，為MEC的功能研究鋪平了道路。MINI2P與GRIN透鏡結合使用在深層結構如CA1區域，研究記錄了超過100個活躍的定位/位置細胞（place cell）。雖然記錄的細胞數量并未超過1P顯微鏡，但能夠更忠實地重建那些密集活躍相鄰的CA1細胞發出的信號。他們還嘗試在五周的時間內四次記錄了同一批視覺皮層神經元，即使期間設備經過分離和重新連接，它們也能夠匹配36% 的細胞。

文章的資深作者Edvard Moser表示，“Mini2P是第一種允許我們在自然行為的動物中高分辨率地研究神經網絡活動的工具。”

紐約西奈山伊坎醫學院神經科學副教授Denise Cai表示：“這個 MINI2P 系統可能會改變我們領域的游戲規則，”以單細胞分辨率和長時間記錄運動小鼠的大量神經元，“將極大地擴展我們可以提出的問題類型，以及我們可以就行為背后的神經回路得出的結論。”

德國波恩大學醫學中心小組組長Tobias Rose表示，MINI2P可以在幾周內以亞細胞分辨率對相同的神經元簇進行成像，對一些實驗很有用。

MINI2P的部分限制在于，1. 受限于目前采用的點掃描機制，增加視野會減少每個神經元的曝光時間，從而降低信噪比和細胞檢測能力。在不犧牲成像速度或空間分辨率的情況下，視野幾乎不能增加更多。2. 雖然MINI2P在小鼠皮層的淺層表現良好，但散射和吸收可能會降低深層的成像質量。3P激發是一種替代方案，但需要找到能傳輸1300 nm或1700 nm飛秒激光脈沖的替代光纖。3. 動物的自由活動受到HC-920長度的限制，HC-920的長度目前為2-2.5 m，足以讓小鼠在不超過1x 1 m2的盒子中自由活動。小鼠運動并非完全不受限制。沒有微型飛秒激光或自由空間激光傳輸技術的情況下，無線2P顯微鏡尚不可行。造價太高可能也是另一個限制。

如何購買和使用Mini2P？

MINI2P研討會涵蓋Mini2P的開發、組裝、圖像采集、鍍基以及在自由移動的小鼠中使用微型顯微鏡的所有方面。研討會將包括講座、互動研討會和演示Mini2P系統構建和組裝的實驗室課程，目的是教你在你的實驗室中建立Mini2P所需的技能。

主題包括：

微型雙光子顯微鏡的最新發展
Mini2P系統搭建，微型鏡裝配，性能測試
電鍍(安裝)和圖像采集
bug修復、訂購和問答