Over the course of the past decade, tissue clearing methods have reached a high level of sophistication with a wide variety of approaches now available[1][1]. To image large cleared samples, light-sheet microscopes have proven to be ideal due to their excellent optical sectioning capability in

Abstract In 2015, we launched the mesoSPIM initiative ( www.mesospim.org ), an open-source project aimed at making light-sheet microscopes for large cleared tissues more accessible. Since then, the demand for imaging larger samples at higher speed and resolution has increased, requiring major improvements in the capabilities of light-sheet microscopy. Here, we introduce the next-generation mesoSPIM (“Benchtop”) with significantly increased field of view, improved resolution, and higher throughput compared to the original version. To this end, we developed a new method for testing objective lenses, enabling us to select detection objectives that are most suitable for light-sheet imaging with modern large-sensor sCMOS cameras (sensor diagonal up to 30 mm). The new mesoSPIM has a spatial resolution down to 1.5 µm laterally and 3.3 µm axially across the entire field of view, a magnification up to 20x, and sample sizes ranging from sub-mm up to multiple centimetres (e.g., a whole mouse), while being compatible with all clearing techniques. The microscope is designed as an open-source high-throughput system with a compact footprint, affordable cost, and assembly instructions aimed at non-experts. The user-friendly control software allows for acquisitions with multiple tiles, channels, and angles at high speed. We demonstrate several applications from neuroscience and developmental biology, as well as a novel use in physics, namely imaging particle tracks in transparent crystals that work as particle detectors.

Neuronal circuits of the spinal dorsal horn integrate sensory information from the periphery with inhibitory and facilitating input from higher CNS areas. Most previous work focused on descending projections originating from the hindbrain. Less is known about the organisation of inputs descending from the cerebral cortex. Here, we identified cholecystokinin (CCK) positive layer 5 pyramidal neurons of the primary somatosensory cortex (S1-CST neurons) as a major source of descending input to the spinal dorsal horn. We combined intersectional genetics and virus-mediated gene transfer to characterize CCK+ S1-CST neurons and to define their presynaptic input and postsynaptic target neurons. We found that S1-CST neurons constitute a heterogeneous population that can be subdivided into distinct molecular subgroups. Rabies-based retrograde tracing revealed monosynaptic input from layer 2/3 pyramidal neurons, from parvalbumin (PV) and neuropeptide Y (NPY) positive cortical interneurons, and from thalamic relay neurons in the ventral posterolateral nucleus. WGA-based anterograde tracing identified postsynaptic target neurons in dorsal horn laminae III and IV. About 60% of these neurons were inhibitory and about 60% of all spinal target neurons expressed the transcription factor c-Maf. The heterogeneous nature of both S1-CST neurons and their spinal targets suggest sophisticated roles in the fine-tuning of sensory processing.

1. Abstract Histopathological assessment involves the identification of anatomical variations in tissues that are associated with diseases. While diffraction-limited optical microscopes assist in the diagnosis of a wide variety of pathologies, their resolving capabilities are insufficient to visualize some anomalies at subcellular level. Although a novel set of super-resolution optical microscopy techniques can fulfill the resolution demands in such cases, the system complexity, high operating cost, lack of multimodality, and low-throughput imaging of these methods limit their wide adoption in clinical settings. In this study, we interrogate the photonic chip as an attractive high-throughput super-resolution microscopy platform for histopathology. Using cryopreserved ultrathin tissue sections of human placenta, mouse kidney, and zebrafish eye retina prepared by the Tokuyasu method, we validate the photonic chip as a multi-modal imaging tool for histo-anatomical analysis. We demonstrate that photonic-chip platform can deliver multi-modal imaging capabilities such as total internal reflection fluorescence microscopy, intensity fluctuation-based optical nanoscopy, single-molecule localization microscopy, and correlative light-electron microscopy. Our results demonstrate that the photonic chip-based super-resolution microscopy platform has the potential to deliver high-throughput multimodal histopathological analysis of cryopreserved tissue samples.