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我国科学家研制“微型化三光子显微镜”初次完成小鼠“深脑成像” 人脑包含百亿级神经元和百万亿级的神经突触，其结构和功用上极端复杂精密的衔接和相互作用，是认识和思想涌现的物质基础。研制用于解析脑衔接图谱和功用动态图谱的研讨工具是各国脑科学计划的一个中心方向。24日，北京大学程战争、王爱民研讨团队在《自然-措施》杂志在线发表一项最新研讨成果：一款重量仅为2.17克的微型化三光子显微镜，能直接透过大脑皮层和胼胝体，初次完成对自由行为中小鼠的大脑全皮层和海马神经元功用成像，为提示大脑深部结构中的神经机制开启了新的研讨范式。
图为佩戴微型化三光子显微镜的小鼠（研讨团队提供） 课题组成员、北大未来技术学院博士后赵春竹引见，海马体位于大脑皮层和胼胝体下面，在记忆稳定、空间记忆和心情编码等方面起重要作用。但由于大脑组织特别是胼胝体对传播光束具有高散射特性，突破胼胝体完成大脑深层直接成像成为长期以来神经科学家面临的极大应战。此前，国际上已知的微型化多光子显微镜均无法完成穿透全皮层直接对海马体中止无损成像。 据悉，此次新研制的微型化三光子显微镜一举突破了此前的成像深度极限：显微镜激起光路可穿透小鼠大脑皮层和胼胝体，完成对小鼠海马CA1亚区的直接观测记载，神经元钙信号最大成像深度可达1.2毫米，血管成像深度可达1.4毫米。 这一成像深度的突破得益于该显微镜全新的光学构型设计，使散射荧光搜集效率完成了成倍提升。此外，该显微镜还可长时间、不连续地观测神经元功用活动而不产生明显的光漂白与光损伤。
图为运用微型化三光子显微镜对小鼠大脑皮层和海马CA1亚区构构成像（研讨团队提供） 北京大学国度生物医学成像科学中心主任程战争院士说，应用该显微镜，团队研讨了小鼠大脑顶叶皮层第六层神经元在抓取糖豆过程中的编码机制，发现约37%的神经元在抓取动作之前就开端生动且在抓取时最生动，约5.6%的神经元在抓取动作后开端生动。 “这显现出不同神经元参与了不同阶段的编码，也初步展示了微型化三光子显微镜在脑科学研讨中的应用潜力。”程战争表示，这一成像技术为人类更深化探寻大脑的奇妙、揭秘脑功用衔接图谱提供了重要工具。 2017年，程战争团队胜利研制第一代微型化双光子显微镜，获取了小鼠在自由行为过程中大脑皮层神经元和神经突触活动的动态图像。2021年，团队研制的第二代微型化双光子显微镜将成像视野扩展了7.8倍，具备获取大脑皮层上千个神经元功用信号的三维成像才干。 来源：新华社 记者：魏梦佳 │大家都爱读│ 自然科学基金项目｜ 科技型中小企业评价 科普事业展开“十四五”规划 ｜ 重庆市科技活动周IP征集 《重庆市科技创新促进条例》 ｜第十届重庆科普解说大赛 |
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