Real-time volumetric microscopy of in vivo dynamics and large-scale samples with SCAPE 2.0

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作者
Venkatakaushik Voleti,Kripa B. Patel,Wenze Li,Citlali Pérez Campos,Srinidhi Bharadwaj,Hang Yu,Caitlin Ford,Malte Casper,Richard Wenwei Yan,Wenxuan Liang,Chentao Wen,Koutarou D. Kimura,Kimara L. Targoff,Elizabeth M. C. Hillman
出处
期刊:Nature Methods [Springer Nature]
卷期号:16 (10): 1054-1062 被引量:282
标识
DOI:10.1038/s41592-019-0579-4
摘要

The limited per-pixel bandwidth of most microscopy methods requires compromises between field of view, sampling density and imaging speed. This limitation constrains studies involving complex motion or fast cellular signaling, and presents a major bottleneck for high-throughput structural imaging. Here, we combine high-speed intensified camera technology with a versatile, reconfigurable and dramatically improved Swept, Confocally Aligned Planar Excitation (SCAPE) microscope design that can achieve high-resolution volumetric imaging at over 300 volumes per second and over 1.2 GHz pixel rates. We demonstrate near-isotropic sampling in freely moving Caenorhabditis elegans, and analyze real-time blood flow and calcium dynamics in the beating zebrafish heart. The same system also permits high-throughput structural imaging of mounted, intact, cleared and expanded samples. SCAPE 2.0’s significantly lower photodamage compared to point-scanning techniques is also confirmed. Our results demonstrate that SCAPE 2.0 is a powerful, yet accessible imaging platform for myriad emerging high-speed dynamic and high-throughput volumetric microscopy applications. SCAPE 2.0 is a versatile imaging platform that enables real-time three-dimensional microscopy of cellular function and dynamic motion in living organisms at over 100 volumes per second with minimal photodamage, and high-throughput structural imaging in fixed, cleared and expanded samples.

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