We report the existence of an entorhinal cell type that fires when an animal is close to the borders of the proximal environment. The orientation-specific edge-apposing activity of these “border cells” is maintained when the environment is stretched and during testing in enclosures of different size and shape in different rooms. Border cells are relatively sparse, making up less than 10% of the local cell population, but can be found in all layers of the medial entorhinal cortex as well as the adjacent parasubiculum, often intermingled with head-direction cells and grid cells. Border cells may be instrumental in planning trajectories and anchoring grid fields and place fields to a geometric reference frame.

Optical imaging relies on the ability to illuminate an object, collect and analyze the light it scatters or transmits. Propagation through complex media such as biological tissues was so far believed to degrade the attainable depth as well as the resolution for imaging because of multiple scattering. This is why such media are usually considered opaque. Very recently, we have proven that it is possible to measure the complex mesoscopic optical transmission channels that allows light to traverse through such an opaque medium. Here we show that we can optimally exploit those channels to coherently transmit and recover with a high fidelity an arbitrary image, independently of the complexity of the propagation.

We describe an original microscope for high-resolution optical coherence tomography applications. Our system is based on a Linnik interference microscope with high-numerical-aperture objectives. Lock-in detection of the interference signal is achieved in parallel on a CCD by use of a photoelastic birefringence modulator and full-field stroboscopic illumination with an infrared LED. Transverse cross-section (en-face, or XY) images can be obtained in real time with better than 1-microm axial (Z) resolution and 0.5-microm transverse (XY) resolution. A sensitivity of approximately 80 dB is reached at a 1-image/s acquisition rate, which allows tomography in scattering media such as biological tissues.

We have developed a white-light interference microscope for ultrahigh-resolution full-field optical coherence tomography of biological media. The experimental setup is based on a Linnik-type interferometer illuminated by a tungsten halogen lamp. En face tomographic images are calculated by a combination of interferometric images recorded by a high-speed CCD camera. Spatial resolution of 1.8 μm × 0.9 μm (transverse × axial) is achieved owing to the extremely short coherence length of the source, the compensation of dispersion mismatch in the interferometer arms, and the use of relatively high-numerical-aperture microscope objectives. A shot-noise-limited detection sensitivity of 90 dB is obtained in an acquisition time per image of 4 s. Subcellular-level images of plant, animal, and human tissues are presented.

This paper presents a complete description of Virgo, the French-Italian gravitational wave detector. The detector, built at Cascina, near Pisa (Italy), is a very large Michelson interferometer, with 3 km-long arms. In this paper, following a presentation of the physics requirements, leading to the specifications for the construction of the detector, a detailed description of all its different elements is given. These include civil engineering infrastructures, a huge ultra-high vacuum (UHV) chamber (about 6000 cubic metres), all of the optical components, including high quality mirrors and their seismic isolating suspensions, all of the electronics required to control the interferometer and for signal detection. The expected performances of these different elements are given, leading to an overall sensitivity curve as a function of the incoming gravitational wave frequency. This description represents the detector as built and used in the first data-taking runs. Improvements in different parts have been and continue to be performed, leading to better sensitivities. These will be detailed in a forthcoming paper.

As light travels through a disordered medium such as biological tissues, it undergoes multiple scattering events. This phenomenon is detrimental to in-depth optical microscopy, as it causes a drastic degradation of contrast, resolution and brightness of the resulting image beyond a few scattering mean free paths. However, the information about the inner reflectivity of the sample is not lost; only scrambled. To recover this information, a matrix approach of optical imaging can be fruitful. Here, we report on a de-scanned measurement of a high-dimension reflection matrix R via low coherence interferometry. Then, we show how a set of independent focusing laws can be extracted for each medium voxel through an iterative multi-scale analysis of wave distortions contained in R. It enables an optimal and local compensation of forward multiple scattering paths and provides a three-dimensional confocal image of the sample as the latter one had become digitally transparent. The proof-of-concept experiment is performed on a human opaque cornea and an extension of the penetration depth by a factor five is demonstrated compared to the state-of-the-art.

Abstract Histopathological examination of temporal artery biopsy (TAB) remains the gold standard for the diagnosis of giant cell arteritis (GCA) but is associated with essential limitations that emphasize the need for an upgraded pathological process. This study pioneered the use of full-field optical coherence tomography (FF-OCT) for rapid and automated on-site pathological diagnosis of GCA. Sixteen TABs (12 negative and 4 positive for GCA) were selected according to major histopathological criteria of GCA following hematoxylin-eosin-saffron-staining for subsequent acquisition with FF-OCT to compare structural modifications of the artery cell wall and thickness of each tunica. Gabor filtering of FF-OCT images was then used to compute TAB orientation maps and validate a potential automated analysis of TAB sections. FF-OCT allowed both qualitative and quantitative visualization of the main structures of the temporal artery wall, from the internal elastic lamina to the vasa vasorum and red blood cells, unveiling a significant correlation with conventional histology. FF-OCT imaging of GCA TABs revealed destruction of the media with distinct remodeling of the whole arterial wall into a denser reticular fibrous neo-intima, which is distinctive of GCA pathogenesis and accessible through automated Gabor filtering. Rapid on-site FF-OCT TAB acquisition makes it possible to identify some characteristic pathological lesions of GCA within a few minutes, paving the way for potential machine intelligence-based or even non-invasive diagnosis of GCA.

ABSTRACT Viruses can affect all life forms, raising concerns about virus detection and quantification of small nanoparticles. In this paper we use a label-free, full-field, incoherently illuminated common path interferometric method to detect, track, and quantify biotic nanoparticles. The detection consists of amplifying the light scattered by single nanoparticles in the sample solution. Then, the use of single-particle tracking analysis is used to monitor the change in particle diffusive mobility. With this approach, the recognition signature of T5 phages with purified antibodies targeting the major capsid protein is detected in a few minutes. We also tracked the interaction between SPP1 phages and physiological non-purified serum-containing multiples antibodies molecules. The first interactions occur after around one minute, and the recognition signature is detectable after minutes. In addition, we have been able to differentiate two populations of similar size of empty and full (encapsulating DNA) capsids of T5 in a heterogeneous solution demonstrating the robustness of this label-free detection approach. Furthermore, by combining the diffusion coefficient to the number of tracked particles, we were able to estimate the affinity of the virus-antibodies reaction.