突破钙成像瓶颈！16.4 克微型显微镜，每秒 500 帧抓拍神经元电信

哈喽，大家好，杆哥这篇评论，主要来分析突破钙成像瓶颈！16.4 克微型显微镜问世，每秒 500 帧抓拍神经元电信号

神经科学研究长期面临一个两难：想观察大脑真实运作，就得在精密仪器和动物自然行为间妥协。

过去要么把动物头部固定在笨重设备上，要么依赖慢半拍的钙成像技术，根本抓不住神经元毫秒级的电活动细节。如今，一款名为 “MiniVolt” 的微型显微镜，彻底打破了这个技术瓶颈。

每秒 500 帧！直击神经元 “实时对话”

传统微型显微镜靠钙成像追踪神经活动，可钙离子流动是神经元放电后的 “慢回声”，根本跟不上 1-2 毫秒的动作电位速度。

MiniVolt 的核心突破的就是速度，每秒能拍摄约 500 帧图像，直接捕捉神经元的电压变化。这不仅能看清神经元 “开火” 的尖峰信号

还能记录下微弱的阈下电位 —— 也就是神经元整合信号、做决策前的 “思考过程”。

这项发表在《生物医学光学快报》的成果，让科学家首次能在动物自由活动时，完整观察神经决策的全过程，而不只是看最终结果。

16.4 克的 “黑科技”：光学与生物的完美配合

MiniVolt 能实现台式显微镜的性能，全靠光学工程和分子生物学的深度融合。

它的重量仅 16.4 克，动物佩戴无负担，却搭载了高数值孔径（NA 0.6）的紧凑型光学系统，像大光圈镜头一样收集更多光子，解决了电压指示剂荧光信号弱的难题。

同时，它搭配了新一代基因编码电压指示剂 “Voltron2”，这种荧光蛋白灵敏度高、光稳定性强，让设备信噪比超过 3，能清晰分辨单个神经元的放电活动。

其 250 微米的视场范围，还能覆盖数百个神经元组成的微网络。

深入大脑深部：解密自然行为中的神经机制

过去高精度电生理记录，都要求动物头部固定，严重限制了对自然行为的研究。

MiniVolt 无需固定头部，通过动物头骨上的微小窗口，就能观察海马体等深部脑区的活动。无论是动物穿越迷宫、寻找食物，还是进行社交互动，都能实时记录大脑的电信号变化。

这对于研究学习、记忆、空间导航等复杂功能至关重要，毕竟只有在自然行为中，大脑的活动模式才最真实。

MiniVolt 的应用价值远不止基础研究。许多神经系统疾病，比如阿尔茨海默病、癫痫等，早期并不会出现神经元结构损伤，而是先有电信号同步紊乱。

凭借其毫秒级的时间分辨率，研究人员有望捕捉到疾病早期的电生理异常，为开发针对性疗法提供关键依据。

目前研究团队正在进一步轻量化设备，目标是让重量适合更小的小鼠。未来，当自由活动的小鼠也能佩戴时，我们对大脑的认知，以及神经疾病的诊断治疗，都将迎来质的飞跃。