相干反斯托克斯拉曼光谱（CARS）在脑切片中成像髓鞘形成的应用

动作电位是大脑中信息的基本单位，通过轴突传播的动作电位构成了^{信息处理的}支柱1，^2，3。神经元通常接收来自多个其他神经元的传入输入，并在给定的狭窄时间窗口^4，5内整合这些输入。因此，轴突中作用电位传播的机制受到了研究者的极大关注。

当通过轴突传播时，动作电位沿轴突反复再生，以确保可靠的传播⁶。在颌脊椎动物（gnathostomes）的大多数神经元中，轴突被髓磷脂鞘包围，髓鞘是由附近的少突胶质细胞或雪旺细胞产生的富含脂质的物质，这是神经胶质细胞的类型（回顾于^7，8）。这种髓鞘对轴突进行电绝缘，降低其电容，并允许动作电位高效、快速且能耗更低。髓磷脂不能均匀地覆盖轴突，但它将轴突包裹在它们之间有短间隙的段中，称为Ranvier的节点（在^9，10中回顾）。控制轴突电绝缘水平的髓鞘厚度和控制动作电位沿轴突再生频率的Ranvier节点间距都会影响动作电位传播的速度（^在11中回顾）。

有大量文献表明髓鞘厚度影响轴突¹²，^13，14中动作电位传播的速度。此外，轴突髓鞘形成的改变可导致许多CNS缺陷¹⁵，16，¹⁷，¹⁸，¹⁹，^20，21。因此，许多研究工作的重点涉及轴突髓鞘形成的测量和表征也就不足为奇了。髓鞘厚度的测量最常使用电子显微镜进行，这种技术需要大量的组织准备，并且与免疫组织化学结合使用具有挑战性。然而，还有一种基于相干反斯托克斯拉曼光谱（CARS）的更快、更简单的轴突髓鞘形成测量技术。CARS激光器可以调谐到各种频率，当调谐到适合激发脂质的频率时，髓磷脂可以成像，而无需任何额外的标记²²。脂质成像可以与标准免疫组织化学相结合，使得脂质可以与几个荧光通道一起成像²³。使用CARS对髓鞘形成进行成像明显快于电子显微镜，并且其分辨率尽管低于EM，但足以检测相同类型轴突中髓鞘形成的微小差异。