元素百科介绍中国医疗团队成功开发新一代微型显微镜，获取小鼠脑部信息。经过三年多的合作斗争，北京大学与中国人民解放军军事医学科学院组成了一个跨学科团队，成功开发了新一代高速高分辨率微型双光子荧光显微镜，重量仅为2.2克。通过这种微型显微镜，研究小组获得了大脑神经元和神经突触在自由行为过程中活动清晰稳定的图像。
程和平院士在5月31日上午的新闻发布会上做了详细的介绍。新一代微型双光子荧光显微镜体积小，重量只有2.2克，适合佩戴在小动物头部的头窗上，实时记录数十个神经元和数千个神经突触的动态信号。
在大型动物中，也有望实现多探头佩戴和多颅窗不同大脑区域的长期观测。与单光子刺激相比，双光子刺激具有光学断层好、生物组织渗透深等优点，横向分辨率为0.65μm，成像质量可与大型商用桌面双光子荧光显微镜相媲美，远优于美国脑科学计划核心团队开发的微宽场显微镜。
成像帧频达到40Hz(256*256像素)，采用双轴对称高速微机电系统转镜扫描技术，具有多区域随机扫描和每秒1万线扫描能力。此外，该系统采用自主设计的光子晶体光纤，可传导920nm飞秒激光，首次实现了指示神经元活动的荧光探针(如GCaMP6)的有效利用。 同时，采用柔性光纤束接收荧光信号，解决了荧光传输光缆拖拽干扰动物活动和行为的问题。未来，光遗传技术的结合有望在结构和功能成像的同时准确控制神经元和神经回路的活动。
微型双光子荧光显微成像改变了在自由活动动物中观察细胞和亚细胞结构的方式，可用于多尺度、多层次的动态变化，如觅食、哺乳、跳台、打架、玩耍、睡眠等自然行为，或在学习前、学习中、学习后观察神经突触、神经元、神经网络、远程连接脑区等。
记者了解到，2016年底美国神经科学年会和2017年5月冷泉港亚洲脑科学专题会议报告后，该成果受到国内外神经科学家的高度赞扬，包括许多诺贝尔奖得主。
亚洲脑科学专题会议主席、美国著名神经科学家加州大学洛杉矶分校Alcino J Silva教授在评论中写道：“从任何标准来看，这款显微镜都代表了一项重大技术发明，它将改变我们在自由活动动物中观察细胞和亚细胞结构的方式。它打开的门甚至超过了神经元和树突成像。系统神经生物学正进入一个新时代，即通过成像观察细胞群中可识别的细胞和亚细胞结构的复杂生物学事件，更深入地理解进化造成的脑环路实现复杂行为的核心工程原理。毫无疑问，这项非凡的发明使我们向这一目标迈出了一步。”
据报道，目前，研发团队正率先建设“多模态跨规模生物医学成像”十三五国家重大科技基础设施，积极参与即将到来的中国脑科学计划。预计微型双光子荧光显微成像系统将在实现“分析、理解和模仿大脑”的战略目标方面发挥不可或缺的作用。
