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Dissertation
submittedtothe
CombinedFacultiesfortheNaturalSciencesandforMathematics
oftheRuperto-CarolaUniversityofHeidelberg,Germany
forthedegreeof
DoctorofNaturalSciences
presentedby
Diplom-PhysikerJu¨rgenSawinski
borninLeonberg,Germany
stOralexamination: December21 ,2005Developmentofahead-mountfiberscanningsystemfor
imaginginvivo
Referees: Prof. Dr. WinfriedDenk
Prof. Dr. JosefBilleIn dieser Arbeit werden die grundlegenden Konzepte beschrieben, die
fu¨r die Messung von Nervensignalen mittels der Zwei-Photon Laser
Scanning Mikroskopie und deren Miniaturisierung zur Messung von
NervenfunktioneninfreilaufendenTierennotwendigsind.
BesondersAugenmerkwirddabeiaufdieKonstruktioneinesLasersmit
erho¨ter Repetitionsrate und der Entwicklung einer neuartigen, nicht-
resonantenFaser-ScanTechnikgelegt.
Der Erho¨hung der Wiederholrate des Lasers soll dabei unerwu¨nschte
¨Nichtlinearita¨ten bei der Ubertragung mittels einer Einmoden-Faser
verringern.
Durch den Einbau des nicht-resonanten Faser-Scanners in den Proto-
typen eines kopfgebundenen miniaturisierten Mikroskops wird dessen
Eignung mittels fluoreszierender Proben demonstriert. Das Einsatzge-
biet sollte sich dadurch nicht nur auf die Messung an freilaufenden
Tieren beschra¨nken sondern allgemein fu¨r mobile abbildende Metho-
dengeeignenetsein.
In this thesis I will describe the basic concepts necessary for acquiring
functional data from nerve tissue by application of two-photon laser
scanningmicroscopyanditsminiaturizationforinvivoimaginginfreely
movinganimals.
Theconstructionofalaserwithenhancedrepetitionrateandthedesign
ofanovelnon-resonantfiberscanningtechniqueisemphasized.
The increased repetition rate of the femtosecond laser source should
decrease undesirable non-linear effects when transmitting ultra-short
pulseswithasinglemodefiber.
By implementing the prototype of a head-mounted microscope involv-
ing the novel fiber scanner and testing with fluorescent probes I can
demonstrate its feasibility - not only for imaging in freely moving ani-
malsbutformobilelaserscanningmicroscopy ingeneral.Development of a head-mount
fiber scanning system for
imaging in vivo
Ju¨rgenSawinski
November7,2005my
shelterandfoothold
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