重仅1克!我国科学家研制世界最轻无线介观显微镜
如何在自然、重仅制世群体行为中清楚“看到”大脑神经元对繁琐行为的克国科学调控,是家研界最理解智能的重要基础。我国科学家研制出目前世界最轻无线介观显微镜,轻无重量仅1克,线介可在6毫米视场内以单细胞分辨率记录小鼠大脑皮层的观显神经活动,单只小鼠可同时记录8500多个神经元,微镜是重仅制世现有同类型设备的25倍。该成果10月19日在线发表于《自然》。克国科学

让显微镜同时能“看得广、看得清、轻无戴得轻、线介不拴线”是观显神经科学研究的一大挑战。现有能分辨单个神经元的微镜显微镜虽看得清,但往往需将小鼠头部固定在仪器下或用线缆将其“拴”住,重仅制世但这样很难研究动物的一些繁琐自然行为;头戴式微型显微镜虽不用给动物拴线,但视场通常不足1毫米,仅能看到很小一块脑区。想要同时覆盖更大范围皮层又要有更高清分辨率,就需要更重且更大功耗的显微镜。
中国工程院院士、清华大学教授戴琼海团队与解放军总医院戴朴团队合作,通过集成化设计和系统性优化,研制出超轻无线介观显微镜Airscope,仅用4片非球面镜片,就在6毫米视场内实现单细胞分辨率(即4至6微米)的观测。

△传统成像需要固定动物头部或用线缆牵引,动物的行为因此受限;Airscope无需线缆,小鼠可以在自然化环境中无拘无束地活动。图片来源:研究团队
“无线、轻巧、宽视场、高通量是Airscope的显著特点。”清华大学自动化系副教授吴嘉敏介绍,常规头戴式微型显微镜重量通常超过3克,会影响小鼠自由活动。而Airscope不仅摆脱了线缆束缚,尺寸更轻巧,还通过200万像素图像传感器实现端侧压缩,使百万像素级图像得以无线传输。
借助这种动物“可穿戴”设备,团队完成了许多过去受线缆或设备重量所限难以实现的实验,如在5平方米自然栖息地中同时记录多只小鼠探索时的大脑皮层活动;在32个末端的大型迷宫中追踪小鼠长时间自主探索等。
戴琼海认为,这一新型显微镜为理解智能的神经基础提供了新工具,将推动光学脑机接口向更精准神经探测发展,未来其应用还有望从神经科学拓展到免疫、肿瘤等领域,实现对病痛发生过程的完整追踪。
(总台央视记者 张姵玲)
(责任编辑:探知)
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