中国科学家研制迄今最小的介观显微镜 有望推动光学脑机接口发展

中新社北京10月20日电 (记者 周昕)在探索大脑如何在复杂自然环境里调控行为的研究中，清华大学自动化系戴琼海教授团队与解放军总医院戴朴教授团队合作研制出首个突破百万像素的无线介观显微镜Airscope，成为迄今最小的介观显微镜。相关成果论文北京时间10月19日登上英国《自然》(Nature)杂志。

据研究团队介绍，该设备及相关研究为理解智能的神经基础提供新途径，也有望为光学脑机接口的大规模神经信号编解码提供新工具。

看清自然状态下大脑皮层如何参与复杂行为，难在哪里？论文共同第一作者、清华大学生命学院、IDG/麦戈文脑科学研究院助理教授张元龙向记者介绍，神经科学研究长期存在瓶颈：可分辨单个神经元的显微镜，往往需要固定动物头部或连接线缆，干扰其自然行为；已有头戴式微型显微镜的视场通常不足1毫米，仅能观测小片脑区。兼顾“看得广、看得清、戴得轻、不拴线”，是该领域亟待攻克的难题。

研究团队对光学、照明、电子和无线传输进行了系统性协同设计。据张元龙介绍，无线介观显微镜Airscope仅重1克，它能在6毫米视场内以单细胞分辨率记录小鼠大脑皮层的神经活动，单只小鼠可同时记录8500多个神经元，是现有无线头戴式神经记录设备的25倍。

图为头戴无线介观显微镜Airscope的实验用鼠。中新社记者 周昕 摄

借助Airscope，研究团队开展了多项以往受线缆或设备重量限制而难以实现的实验：在5平方米的自然化栖息地中记录小鼠探索时的皮层活动，让5只小鼠同时佩戴设备自由互动；同步记录两只竞争小鼠的大脑皮层并据此预测胜负；在32个末端的大型迷宫中追踪小鼠长时间的自主探索；以及用两台设备对自由活动小鼠的大脑皮层与脊髓同步成像。

戴琼海表示，Airscope为介观生物学研究提供了重要工具，将推动光学脑机接口向更精准的神经探测发展，并能广泛应用于免疫、肿瘤等领域。目前团队正在推动相关技术走向产业化，支撑中国科学家使用自主科学仪器作出原创突破。(完)