广东
大脑如何产生意识、如何调控行为，一直是科学界最神秘的难题之一。想要读懂大脑，就需要一台可以在动物自由活动状态下，清晰捕捉海量神经元活动的观测设备。近日，好消息传来：我国科学家成功研制出目前已知世界最轻无线介观显微镜 Airscope，整机重量仅 1 克，相关成果已于 10 月 19 日在线发表在国际顶级期刊《自然》上新华网。
这项成果由中国工程院院士、清华大学戴琼海团队联合解放军总医院戴朴团队共同完成，一举打破了长期困扰神经科学领域的技术瓶颈。
在过去，同类显微设备存在明显短板：想要大范围看清大脑皮层神经元，就得把实验动物头部固定，或者拖着长长的数据线，动物活动被限制，很难观察到自然状态下的真实行为；而一些无线头戴设备虽然可以让动物自由活动，但重量偏大、观测视野狭小，一次只能监测很小范围的脑区，无法同时追踪大量神经元信号人民日报。
而全新的 Airscope 实现了多重突破。设备仅重 1 克，相比现有头戴式介观显微镜轻 30% 以上，小鼠佩戴之后，不会被重量拖累，能够自由攀爬、探索、社交，还原真实自然行为。它只依靠 4 片非球面镜片，就在 6 毫米视场内实现单细胞分辨率成像，单只小鼠最多可以同时记录 8500 多个神经元，观测通量是现有同类型无线设备的 25 倍。
依托端侧图像压缩方案，这台微型显微镜还可以稳定无线传输百万像素级神经影像，搭配磁吸电池，支持长时间持续观测。科研团队已经利用它开展多项创新实验：在仿真自然栖息地中，同时记录多只小鼠互动时的大脑活动；在复杂迷宫里长时间追踪小鼠自主探索行为，甚至可以根据神经活动预判小鼠之间竞争的胜负关系新华网。
清华大学戴琼海院士表示，这款无线介观显微镜是介观生物学研究的重要新工具。除了基础神经科学研究之外，它还将有力推动光学脑机接口的神经编解码技术发展，未来也有望拓展到免疫、肿瘤等多个生物医学研究方向。目前团队正推进相关技术产业化，为国内科研人员提供自主可控的高端科研仪器支撑。
从固定束缚到无线自由，从少量神经元到上万神经元同步观测，这台 1 克重的国产微型显微镜，为人类揭开大脑秘密，打开了一扇全新窗口。随着脑科学、脑机接口技术持续进步，未来相关研究成果，还有望在医疗康复、人工智能底层研发等领域释放巨大价值。
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