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北京大學(xué)團(tuán)隊(duì)成功實(shí)現(xiàn)小鼠大腦深部成像，在多光子顯微技術(shù)上取得新突破。

一只老鼠戴著北京大學(xué)研制的三光子顯微鏡探索周圍環(huán)境。圖片來(lái)源：新華社

根據(jù)2 月 24 日發(fā)表在《自然方法》雜志上的研究，該顯微鏡僅重 2.17 克，已獲得自由活動(dòng)小鼠大腦皮層和海馬神經(jīng)元的穩(wěn)定圖像，這是一種有望揭開未來(lái)人類大腦之謎的方法。

由北京大學(xué)中國(guó)國(guó)家生物醫(yī)學(xué)影像中心主任程和平領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)多年來(lái)一直致力于該設(shè)備的開發(fā)。

他們?cè)?017年創(chuàng)造了**臺(tái)重達(dá)2.2克的微型雙光子顯微鏡，獲得了小鼠大腦皮層神經(jīng)元（neurons）和突觸（synapses）活動(dòng)自由移動(dòng)時(shí)的動(dòng)態(tài)圖像。

經(jīng)過多年的研發(fā)，團(tuán)隊(duì)將雙光子顯微鏡升級(jí)，將像場(chǎng)擴(kuò)大了7.8倍，能夠捕捉到皮層神經(jīng)元功能信號(hào)的三維圖像。新的三光子顯微鏡比以前的微型多光子顯微鏡具有更大的成像深度。

它能夠穿透自由活動(dòng)的小鼠的整個(gè)大腦皮層和胼胝體（大腦皮層下方的一束粗大的神經(jīng)），捕獲深度達(dá) 1.2 毫米的海馬體中的鈣活動(dòng)，這對(duì)全球神經(jīng)科學(xué)家來(lái)說(shuō)是一項(xiàng)重大挑戰(zhàn)。

鈣活性是神經(jīng)元活動(dòng)的指標(biāo)，可以與熒光分子結(jié)合監(jiān)測(cè)。然而，腦組織中的光散射，尤其是皮質(zhì)下胼胝體，阻止了熒光深入穿透，從而限制了圖像深度。

三光子顯微鏡圖像顯示了小鼠大腦深處的皮質(zhì)和海馬體，綠色斑點(diǎn)顯示神經(jīng)元的熒光鈣信號(hào)。

海馬體位于大腦皮層和胼胝體下方。據(jù)北京大學(xué)團(tuán)隊(duì)成員趙春珠介紹，世界上以前的微型多光子顯微鏡無(wú)法在不侵入的情況下對(duì)它們進(jìn)行成像。

程氏團(tuán)隊(duì)研制的三光子顯微鏡，憑借其創(chuàng)新的光學(xué)配置，*大限度地提高了散射熒光的收集效率，成功實(shí)現(xiàn)了小鼠大腦深部成像。

研究表明，該顯微鏡具有光毒性低的附加優(yōu)勢(shì)，在長(zhǎng)時(shí)間觀察神經(jīng)元活動(dòng)時(shí)不會(huì)引起熒光漂白或過早老化。

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