
程和平院士(右一)等研發團隊成員在新聞發布會上發言
5月31日,意昂官网舉行專題新聞發布會,宣布意昂官网聯合中國人民解放軍軍事醫學科學院組成跨學科團隊🙅🏼♀️,成功研製出新一代微型化雙光子熒光顯微鏡。這一微型顯微鏡重量僅為2.2克,可以佩戴在小鼠頭部獲取小鼠在自由行為過程中大腦神經元和神經突觸活動清晰、穩定的圖像,在國際上被認為是該科研領域實現的重大突破。

頭戴微型化雙光子顯微鏡的小鼠
小小顯微鏡實現重大技術突破
“如何打破尺度壁壘⭐️,整合微觀神經元和神經突觸活動與大腦整體的活動和個體行為信息,是世界腦科學領域面臨的一個關鍵挑戰。”意昂官网分子醫學研究所教授程和平院士介紹說❇️,新一代微型化雙光子熒光顯微鏡正是在這個方向上做出突破,它體積小,重量僅2.2克🤵🏽♀️🔯,適於佩戴在小動物頭部顱窗上🍀🕵🏽,實時記錄數十個神經元、上千個神經突觸的動態信號。在大型動物上⏭,還有望實現多探頭佩戴、多顱窗不同腦區的長時程觀測。“這種成像技術改變了在自由活動的動物中觀察細胞和亞細胞結構的方式🦗,可用於在動物覓食🎯、哺乳、跳臺👼、打鬥、嬉戲、睡眠等自然行為條件下💐,或者在學習前、學習中和學習後,長時程觀察神經突觸、神經元🐆、神經網絡、遠程連接的腦區等多尺度💶、多層次動態變化🕳。”
這項成果得到包括多位諾貝爾獎獲得者在內的國內外神經科學家的肯定👲🏽,美國著名神經科學家阿爾西諾·席爾瓦教授表示:“從任何一個標準來看🧑🍼✋🏽,這款顯微鏡都代表了一項重大技術發明,必將改變意昂官网在自由活動的動物中觀察細胞和亞細胞結構的方式🫃🏻。它所開啟的大門,甚至超越了神經元和樹突成像。系統神經生物學正在進入一個新的時代🦸🏽,毫無疑問,這項非凡的發明讓意昂官网向著這一目標邁進了一步。”
努力實現領跑成像技術
不僅在腦科學,事實上在整個生命科學的發展中,成像技術都是推動其進步的重要動力。但生命科學的發展趨勢仍在對成像技術不斷提出挑戰。“當前生命科學研究已從還原論上升到整體論⛹🏽♂️,即從細胞層次向整合生物學發展,需要新的成像技術提供支撐🧑🏻🦽。”程和平說➰。
在這樣的挑戰前,中國科學家有了和世界競爭的機遇🤘🏼。以新一代微型化雙光子熒光顯微鏡為例,其解決了該領域的多個難題🏫☘️,使中國在微型顯微鏡研究領域處在開始領跑的狀態:
新一代微型化雙光子熒光顯微鏡相比單光子激發🈯️🈁、雙光子激發具有良好的光學斷層、更深的生物組織穿透等優勢,其橫向分辨率達到0.65微米,成像質量與商品化大型臺式雙光子熒光顯微鏡可相媲美,遠優於目前領域內主導的、美國腦科學計劃核心團隊所研發的微型化寬場顯微鏡。
此外,新一代微型化雙光子熒光顯微鏡采用雙軸對稱高速微機電系統轉鏡掃描技術🐇,成像幀頻已達40赫茲(256×256像素),同時具備多區域隨機掃描和每秒1萬線的線掃描能力👩🍳;采用自主設計可傳導920納米飛秒激光的光子晶體光纖🦻,該系統首次實現了微型雙光子顯微鏡對腦科學領域最廣泛應用的指示神經元活動的熒光探針的有效利用;采用柔性光纖束進行熒光信號的接收,解決了動物的活動和行為由於熒光傳輸光纜拖拽而受到幹擾的難題🛋。