使用 suite2p-in-depth 校正双光子钙成像中的轴向运动伪影|北京沫之东生物技术有限公司

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双光子钙成像能够在清醒动物中测量单个神经元及其亚细胞突起的神经活动。轴向脑运动可在不依赖神经活动的情况下改变测得的荧光信号，并使小型结构移出成像平面，从而混淆行为动物中的双光子钙成像测量。我们开发了两种互补的采集后处理方法，并根据成像结构是否在所涉及的深度范围内始终保持可检测来选择相应方法。当成像结构始终可被检测时，z-stack校正利用单独采集的参考z-stack估计成像深度，并使用针对每个神经结构特异的轴向荧光分布，将荧光信号重新缩放至统一的参考深度。当某一结构可能移出单个成像平面时，基于体积的z配准则利用对相邻间隔平面的重复采集结果，重建统一深度下的动态影像。在清醒小鼠中，两种方法均能在采样范围内追踪实验施加的轴向位移；深度估计的均方根误差（RMSE）在z-stack校正中低于1 μm，在基于体积的z配准中为0.69–1.03 μm。对于部分胞体，校正显著改变了荧光信号；在轴突末梢中，这种影响更为明显。两种方法均已在suite2p-in-depth中实现。该Python软件包可与Suite2p集成，并为深度估计、校正质量和数据可靠性提供诊断功能。总体而言，这些方法能够在既有的Suite2p工作流程中评估并校正轴向运动伪影。

s.schroeder{at}sussex.ac.uk

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摘要

双光子钙成像能够在清醒动物中测量单个神经元及其亚细胞突起的神经活动。轴向脑运动可在不受神经活动影响的情况下改变所测得的荧光，并使小型结构移出成像平面，从而对行为动物的双光子钙成像测量造成混淆。我们开发了两种互补的采集后处理方法，并根据成像结构在所遇到的深度范围内是否始终保持可检测来选择使用。当结构始终可检测时，z-stack 校正利用单独采集的参考 z-stack 估计成像深度，并使用针对每个神经结构特异的轴向荧光分布，将荧光重新缩放至共同的参考深度。当结构可能离开单个成像平面时，基于体积的 z 配准则通过对间隔紧密的多个平面进行重复采集，重建共同深度下的电影序列。在清醒小鼠中，两种方法均能在采样范围内追踪实验施加的轴向位移；深度估计的均方根误差（RMSE）在 z-stack 校正中低于 1 μm，在基于体积的 z 配准中为 0.69–1.03 μm。对于部分胞体，校正显著改变了荧光信号；在轴突末梢中，这种影响更为明显。两种方法均已在 suite2p-in-depth 中实现。该 Python 软件包可与 Suite2p 集成，并为深度估计、校正质量和数据可靠性提供诊断功能。总体而言，这些方法能够在既有的 Suite2p 工作流程中评估并校正轴向运动伪影。

利益冲突声明

脚注

https://doi.org/10.6084/m9.figshare.33981469

https://github.com/Schroeder-Lab/suite2p-in-depth

资助信息声明

Wellcome Trust，

https://ror.org/029chgv08

，220169/Z/20/Z

生物技术与生物科学研究委员会，

BB/W014955/1

版权

本预印本的。

该预印本依据

CC-BY 4.0 国际许可协议

公开发布。

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发布于 2026 年 9 月 30 日。

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