通过激光技术制造的PRIME光纤，可实现神经活动的全景式可重构控制

神经活动多维度调控的光学平台研究，通过单光纤探针实现全景可重构照明与同步电生理记录。

摘要

要理解行为的神经基础，需要工具来灵活控制分布式电路中的神经活动。光学方法能够实现精确的、针对特定细胞类型的控制，但目前的基于光纤的技术只能将光线照射到少数固定位置，从而限制了其多功能性。为了解决这个问题，我们开发了“全景可重构照明系统”（PRIME），这是一种单光纤探针，其长度和周长上分布着上千个发光点，从而可以从一个植入点实现全景和可重构的照明。我们在一根160微米的多芯光纤上，在预定的轴向和径向位置安装了激光工程制造的光栅发射器。通过调节输入光模式，PRIME能够以60赫兹的频率在覆盖5毫米范围和360度的1200个发光点之间动态切换照明。将PRIME与高密度记录阵列（包括Neuropixels）集成后，我们展示了在体内进行空间定向的光遗传激活与同时电生理记录的可能性。在自由移动的小鼠中，对上丘不同深度和位置的刺激引发了不同的防御行为。PRIME可扩展且可重构的光照传输能力为大脑中神经电路的光学控制提供了一个强大的平台。