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二十載深耕光譜領(lǐng)域，上海美譜達(dá)以“專(zhuān)而精”堅(jiān)[詳細(xì)]
研究人員開(kāi)發(fā)出全腦皮層多模態(tài)顯微鏡
2025年12月27日 09:57:39
來(lái)源：化工儀器網(wǎng) 作者：楊 點(diǎn)擊量：2095
研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)結(jié)合無(wú)限遠(yuǎn)校正旋轉(zhuǎn)掃描機(jī)制與復(fù)合成像策略，成功將三種成像模態(tài)集成于同一平臺(tái)——multiScope。這一系統(tǒng)直徑8.6毫米的大視場(chǎng)足以覆蓋小鼠全腦皮層，同時(shí)保持最高5.8微米的空間分辨率，實(shí)現(xiàn)了“既見(jiàn)森林又見(jiàn)樹(shù)木”的全腦精細(xì)觀測(cè)。
南方科技大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程系奚磊教授團(tuán)隊(duì)近日研發(fā)出一種全腦皮層多模態(tài)顯微鏡，首次實(shí)現(xiàn)對(duì)清醒小鼠全腦皮層神經(jīng)元活動(dòng)與血液動(dòng)力學(xué)的同步高分辨率成像。這項(xiàng)名為multiScope的創(chuàng)新技術(shù)，正幫助科學(xué)家們破解大腦能量供應(yīng)與神經(jīng)活動(dòng)之間的精確協(xié)作密碼。
神經(jīng)血管耦聯(lián)，即大腦神經(jīng)活動(dòng)與局部血流調(diào)節(jié)之間的精確匹配，是大腦功能與代謝的核心機(jī)制。但現(xiàn)有技術(shù)存在雙重局限。傳統(tǒng)的雙光子顯微鏡雖能提供高分辨率成像，但通常視野狹窄，僅能觀察局部腦區(qū)，如同通過(guò)鑰匙孔窺探大腦。而廣角成像技術(shù)又往往犧牲了空間分辨率，無(wú)法看清細(xì)胞和毛細(xì)血管級(jí)別的細(xì)節(jié)。更關(guān)鍵的是，現(xiàn)有設(shè)備大多只能單獨(dú)記錄神經(jīng)活動(dòng)或血流變化，缺乏同步記錄能力?？茖W(xué)家們難以精確判定是神經(jīng)元放電先引起血流增加，還是血流變化反過(guò)來(lái)調(diào)節(jié)了神經(jīng)活動(dòng)。
研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)結(jié)合無(wú)限遠(yuǎn)校正旋轉(zhuǎn)掃描機(jī)制與復(fù)合成像策略，成功將三種成像模態(tài)集成于同一平臺(tái)——multiScope。這一系統(tǒng)直徑8.6毫米的大視場(chǎng)足以覆蓋小鼠全腦皮層，同時(shí)保持最高5.8微米的空間分辨率，實(shí)現(xiàn)了“既見(jiàn)森林又見(jiàn)樹(shù)木”的全腦精細(xì)觀測(cè)。
最核心的創(chuàng)新在于三種血流成像模式的無(wú)縫集成：激光散斑對(duì)比成像提供全皮層血流分布的快速掃描；光聲相關(guān)譜分析則無(wú)需外源性造影劑就能測(cè)量絕對(duì)血流速度；而熒光造影定位顯微技術(shù)更突破了光學(xué)衍射極限，實(shí)現(xiàn)超高分辨率的血流追蹤。
multiScope的技術(shù)突破為研究多種腦疾病的血管機(jī)制開(kāi)辟了新路徑。在阿爾茨海默病中，早期腦血管功能障礙與認(rèn)知衰退的關(guān)系一直是研究熱點(diǎn)。這種同步成像技術(shù)能夠追蹤疾病發(fā)展過(guò)程中神經(jīng)活動(dòng)與血流調(diào)節(jié)的逐步失衡。對(duì)于腦卒中研究，新技術(shù)可實(shí)時(shí)觀察缺血區(qū)域周邊神經(jīng)血管單元的代償反應(yīng)，為治療時(shí)間窗評(píng)估提供更精細(xì)的指標(biāo)。在癲癇研究中，multiScope已經(jīng)顯示出相鄰血管可能存在相反調(diào)控模式，這種微循環(huán)異質(zhì)性可能是癲癇發(fā)作后腦損傷不均一分布的原因之一。
傳統(tǒng)技術(shù)只能問(wèn)“這個(gè)腦區(qū)在任務(wù)中是否被激活”，而現(xiàn)在可以追問(wèn)“這個(gè)腦區(qū)的神經(jīng)元如何通過(guò)精確的血流調(diào)節(jié)來(lái)支持其功能”。腦科學(xué)研究中，每一次觀測(cè)能力的飛躍，都會(huì)帶來(lái)認(rèn)知邊界的擴(kuò)展。隨著multiScope這類(lèi)技術(shù)的完善，人類(lèi)對(duì)大腦這一最復(fù)雜器官的理解，正從模糊的輪廓描繪走向精細(xì)的機(jī)制解析。
相關(guān)成果A cortex-wide multimodal microscope for simultaneous Ca2+ and hemodynamic imaging in awake mice于近日發(fā)表于《自然—通訊》(nature communications)。
參考來(lái)源：中國(guó)科學(xué)報(bào)
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