仅重1克！首个百万像素无线介观显微镜问世

中国青年报客户端讯（中青报·中青网记者 杨洁）大脑如何在复杂自然环境中调控行为？如何看清神经元之间协同合作？10月19日，中国工程院院士、清华大学自动化系教授戴琼海团队与解放军总医院戴朴团队合作，研发了首个突破百万像素的无线介观显微镜Airscope，在国际学术期刊《自然》（Nature）上发表研究论文。

该设备仅重1克，比最新的头戴式介观显微镜轻30%以上；它能在6毫米视场内以单细胞分辨率记录小鼠大脑皮层的神经活动，单只小鼠可同时记录8500多个神经元，是现有无线头戴式神经记录设备的25倍。

Airscope支持自然化栖息地中的行为与神经活动同步记录。清华大学供图

长期以来，相关研究受制于自由活动动物大脑所能实现的神经观测通量和显微镜重量的双重桎梏。要回答这一问题，需要在动物自由运动和社交时，以单细胞分辨率同时记录大范围脑区中的大量神经元；而现有设备要么能看清大范围皮层，却需要固定动物头部或连接线缆，要么实现了自由活动，却只能看到不足1毫米的一小块脑区。

Airscope把过去局限于台式系统的大范围皮层单细胞成像带到了自由活动、不受线缆束缚的动物身上，使介观生物学研究进入在自然行为中观察大脑的新范式。

借助Airscope，研究团队开展了多项以往受线缆或设备重量限制而难以实现的实验：在5平方米的自然化栖息地中记录小鼠探索时的皮层活动，让5只小鼠同时佩戴设备自由互动，同步记录两只竞争小鼠的大脑皮层并据此预测胜负，在32个末端的大型迷宫中追踪小鼠长时间的自主探索，以及用两台设备对自由活动小鼠的大脑皮层与脊髓同步成像。

戴琼海表示：“Airscope为介观生物学研究又提供了重要工具，与团队前期研制的介观活体三维显微仪器RUSH3D形成互补，将推动光学脑机接口向更精准的神经探测发展，并广泛应用于免疫、肿瘤等领域。目前团队正在推动相关技术走向产业化，支撑我国科学家使用自主科学仪器作出原创突破。”

清华大学生命学院、IDG/麦戈文脑科学研究院助理教授张元龙，复旦大学未来信息创新学院、中关村学院联合培养博士生李昂然，普林斯顿大学电子与计算机工程系博士生袁乐康，东北大学未来技术学院王鸣瑞副教授，解放军总医院第六医学中心赵伟豪博士为论文共同第一作者；清华大学自动化系吴嘉敏副教授、解放军总医院戴朴教授、清华大学自动化系戴琼海教授为论文共同通讯作者。