XIMEA MU051MG-SY助力前沿神经科学：突破自由移动动物电压成像瓶颈

北京盈美智 2026-05-11 09:55:18

在要求严苛的脑科学研究领域，XIMEA 超小型USB3工业相机 MU051MG-SY 凭借其搭载的索尼IMX568传感器、2.74μm 低噪声像素及高帧率性能，成功被应用于新一代微型宽场显微镜 “MiniVolt” ，实现了在530Hz帧率下对清醒小鼠神经元电压信号的实时捕获。这不仅验证了XIMEA相机在高速科研成像中的卓越可靠性，也为神经科学研究提供了新的可能性。

突破成像瓶颈：从钙成像到电压成像的跨越

在神经科学领域，观测自由活动动物的神经元放电是理解大脑计算基础的关键。加州大学博尔德分校及安舒茨医学院的研究团队在近期发表的论文 Miniaturized widefield microscope for highspeed in vivo voltage imaging 中指出，虽然基因编码电压指示剂（GEVIs）相比传统的钙指示剂（GECIs）具有毫秒级响应速度的优势，但其实验设备一直面临巨大挑战。

传统的微型显微镜受限于数值孔径（NA）和相机速度，难以捕捉电压信号中仅1-3%的微弱荧光变化。为了攻克这一难题，研究团队开发了名为“MiniVolt”的新型微型显微镜系统。

为什么选择XIMEA MU051MG-SY？

在MiniVolt的设计中，图像传感器是决定系统成败的核心。系统需要在一个极小的物理空间内，同时具备高量子效率（QE）、低读出噪声和极高的帧率。

经过对比筛选，XIMEA MU051MG-SY 凭借以下不可替代的优势最终被选定：

1. 无与伦比的“身形”与重量

MU051MG-SY 采用极致的微型化设计，其 PCB 板及封装极其紧凑，重量仅为4.65克。论文数据显示，包含镜头和外壳的整套 MiniVolt 显微镜总重仅16.4克，这使得设备可以轻松由大鼠头部承载，为后续实现真正的自由移动成像奠定了基础。

2. 高速与灵敏度的完美平衡

电压成像要求帧率通常需 >400Hz 以精确捕捉动作电位。MU051MG-SY 搭载的索尼 IMX568 全局快门传感器不仅支持高帧率输出，更具备 2.74μm 的细小像素和 80% @550nm 的高量子效率（论文提及）。在 MiniVolt 系统中，该相机实现了 500-530 fps 的稳定采集，成功捕获了神经元清晰的放电尖峰。

3. 极致的画质与信噪比

面对 GEVI 指示剂仅有的微小荧光变化，相机的噪声控制至关重要。IMX568 传感器具有 2.6 e- 的低读出噪声。在 MiniVolt 记录中，研究团队实现了 >3 的尖峰峰值信噪比（PNR），且尖峰 ΔF/F 约为 2-5%。

应用成果：在530帧/秒下看见思维

研究团队通过将 XIMEA MU051MG-SY 集成到 MiniVolt 系统中，取得了显著成果：

1.高对比度成像：相机的小像素尺寸允许在 2.5x 放大倍率下实现单细胞分辨率，清晰区分了小鼠视觉皮层中的 NDNF 中间神经元。

2.真实电压信号记录：系统成功记录了神经元膜电位的快速变化，时间分辨率达到毫秒级。使用 2×2 像素合并后，样品处有效像素间距为 2.2×2.2 微米，在保证帧率的同时仍能分辨细胞特征。

3.与大型设备相媲美：研究数据表明，MiniVolt 与 0.6NA 台式电压显微镜在收集效率（61% vs 60%）和 PNR 上均表现相当。

代理优势与应用领域

作为 XIMEA 的代理商，北京盈美智提供 MU051MG-SY 及全系列 XIMEA 相机的本地化技术支持与销售服务。XIMEA 系列相机以其高稳定性、低功耗及广泛的 SDK 兼容性著称。除神经科学研究外，XIMEA 超小型相机同样适用于以下严苛场景：

· 内窥镜成像与医疗诊断

· 工业自动化与嵌入式视觉

· 机器人与SLAM应用