四川
封面新闻记者 吉星
10月20日，清华大学通过其社交媒体宣布，该校戴琼海研究团队与解放军总医院戴朴团队联合攻关，成功研制出百万像素“无线介观显微镜”Airscope。该设备突破传统观测桎梏，实现动物自由活动状态下的大范围、高精度脑神经成像，为脑科学研究与脑机接口技术发展提供全新工具。相关成果发表于国际期刊《自然》。
佩戴Airscope的小鼠攀爬绳索（左）、穿行管道（右）
介观显微镜，是指用于观测微观与宏观之间介观尺度的显微成像设备，其研发目标是搭建沟通微观与宏观的桥梁。2024年9月13日，清华大学科研团队就曾研制出国内首台活体介观三维显微镜，可对活体大规模细胞进行长时间、大视场三维实时监测。在此基础上，研究人员持续优化光学设计、电子系统、端侧压缩传输与智能处理等技术，最终实现了介观大视场、单细胞分辨率与轻量化无线成像技术的结合，打破了台式介观活体三维显微仪器的局限，打开了自然活动状态下多动物介观活体观测的大门。
在模拟的微型栖息地，多台相机同步记录小鼠行为
此次研发的Airscope实现颠覆性突破，整机不含电池仅重1克，相较同类头戴设备减重超30%，可保障长时间持续观测，佩戴设备的动物可正常完成攀爬、钻管等各类自然动作。
为了验证研究成果，研究人员将介观显微镜佩戴在实验小鼠头上，并将它们放在一处微型栖息地里。与此同时，研究人员记录到小鼠大脑皮层的8500多个神经元活动。利用它，科研团队可以分析小鼠自然行为背后的大脑活动。
研究团队还将Airscope与双光子显微镜进行同步比对，验证了神经元信号的可靠性，同一部位的记录可持续200天以上。此外，科研团队配套开发SAM2Mice智能追踪工具，大幅提升动物行为追踪精度与效率，有力破解群体实验分析难题。
戴琼海（左二）部分团队成员合影
对于这一融合光学、电子与人工智能等多学科技术的创新成果，戴琼海表示：“Airscope为介观生物学研究又提供了重要工具，将推动光学脑机接口向更精准的神经探测发展。其应用有望从神经科学拓展到免疫、肿瘤等领域，并推动相关技术走向产业化。”
（本文图片来自清华大学微信公众号）
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