【環(huán)球網(wǎng)科技綜合報道】8月22日消息，據(jù)新華社報道，我國科學家自主研制出僅重2.6克的新一代多色微型化雙光子顯微鏡，首次實現(xiàn)自由活動小鼠高分辨率深腦雙光子彩色成像。這一成果為解碼復雜腦功能機制提供了全新工具，于8月21日在國際知名期刊《自然-方法》在線發(fā)表。
雙光子顯微成像技術(shù)作為基于雙光子吸收及激發(fā)熒光的非線性光學成像技術(shù)，其性能很大程度上依賴關(guān)鍵器件空心光纖。傳統(tǒng)空心光纖僅能傳輸單一波長的超快激光，嚴重限制了多色成像能力。而北京大學程和平、王愛民團隊聯(lián)合北京信息科技大學吳潤龍團隊研發(fā)的新型超寬帶空心光纖，具備低損耗、低色散等顯著優(yōu)勢，可實現(xiàn)700至1060納米波長的多種飛秒脈沖激光傳輸，為多色微型化雙光子顯微鏡的誕生奠定了核心基礎(chǔ)。
“這相當于給大腦彩色直播神經(jīng)元與細胞器的動態(tài)活動�！北本┬畔⒖萍即髮W吳潤龍教授形象地解釋道。過去受限于空心光纖功能，顯微鏡僅能觀測單類型細胞；如今，不同類型細胞可被賦予不同顏色的熒光標記，科研人員能清晰捕捉多種細胞間的復雜行為，深入研究其協(xié)同互作機制。
在應用中，研究人員為患有阿爾茨海默病的小鼠佩戴該顯微鏡，首次同步獲取到神經(jīng)元鈣信號、線粒體鈣信號與斑塊沉積的紅、綠、藍三色動態(tài)影像，并在疾病早期就觀測到鄰近斑塊的細胞和線粒體活動異�，F(xiàn)象，為相關(guān)疾病研究提供了珍貴的可視化數(shù)據(jù)。
值得關(guān)注的是，該顯微鏡在小鼠腦部超過820微米深度的皮層，成功獲得神經(jīng)元鈣信號與結(jié)構(gòu)成像，這是目前已知在不破壞腦組織情況下，微型化雙光子顯微鏡實現(xiàn)的最深成像。同時，其鏡頭可無縫切換大視場觀測與高分辨精細成像，進一步拓展了應用場景。
“多年來，多色熒光標記無創(chuàng)深腦成像能力僅能在大型臺式設(shè)備上實現(xiàn)。”北京大學國家生物醫(yī)學成像科學中心主任程和平表示，團隊首次攻克微型化雙光子顯微鏡多色激發(fā)成像難題，為大腦復雜網(wǎng)絡(luò)研究帶來突破性進展，有望推動腦科學領(lǐng)域研究。（純鈞） |
