1.7克的“神器”：头戴式显微镜解锁大脑神经血管奥秘 头戴式显微镜新成果：为脑机接口与神经研究带来新思路

中国科学院深圳先进技术研究院研究团队开发出一款重量仅1.7克的头戴式显微镜，该显微镜实现了自由活动下小鼠神经元与血氧代谢的同步高时空分辨成像，还介绍了其性能、相关验证实验成果以及未来研究方向。

在脑科学研究领域，一项新的科研成果引起了广泛关注。记者于24日从中国科学院深圳先进技术研究院了解到，由该院医学成像科学与技术系统重点实验室主任、中国科学院院士郑海荣，以及研究员刘成波、郑炜所组成的研究团队，成功开发出了一款极为轻便的头戴式显微镜。这款显微镜重量仅有1.7克，却实现了自由活动状态下小鼠神经元与血氧代谢的同步高时空分辨成像。这一成果为大脑神经血管耦合机制的探索以及脑机接口技术的开发提供了全新的思路，相关研究成果已经发表在了知名学术期刊《科学进展》上。

从性能方面来看，该头戴式显微镜展现出了卓越的成像能力。其成像分辨率达到了1.5微米，能够清晰地捕捉到微小的细节；成像速度为0.78赫兹，可快速获取图像信息；视野范围为400微米×400微米，能满足一定的观察需求。通过对系统硬件和算法进行创新，该显微镜不仅可以实现大脑血氧代谢成像，还能够同步记录神经元钙信号活动。

为了验证这款头戴式显微镜的实际效果，研究团队开展了一系列小鼠自由活动下的脑功能和脑疾病成像验证实验。在实验过程中，他们仔细观察了在全局缺氧、局部刺激等不同情况下小鼠神经血管的调控情况。这些观察结果充分展示了该技术在神经血管耦合成像研究中的巨大潜力。

此外，研究团队还在小鼠癫痫模型的研究中取得了重要发现。他们观察到，在癫痫发作前，会出现低强度高频神经放电导致的血氧消耗以及部分血管异常扩张的现象。这种先于癫痫猝发放电的氧消耗和血管扩张，为癫痫的干预治疗提供了潜在的时间窗口，对于癫痫的治疗具有重要的意义。

据研究员刘成波介绍，在未来的研究中，团队有着明确的规划。在成像技术方面，他们将继续优化头戴式显微镜的性能，进一步扩大成像视场，提高成像景深和速度。同时，还会探索融合多光子荧光显微成像等其他模态，以满足更广泛的研究需求。在脑机接口应用方面，他们计划探索将头戴成像技术应用于灵长类动物脑功能信息的非侵入读取，利用神经血管耦合机制精准解析大脑功能活动。这将为阿尔茨海默病、卒中等脑疾病开发新的治疗策略和干预措施提供坚实的科学依据。

本文介绍了中国科学院深圳先进技术研究院研究团队开发的1.7克头戴式显微镜，它实现了自由活动下小鼠神经元与血氧代谢的同步高时空分辨成像，在成像性能上表现出色，通过验证实验展示了在神经血管耦合成像研究的潜力，还在癫痫研究中有重要发现。未来团队将从成像技术和脑机接口应用两方面继续深入研究，有望为脑科学和脑疾病治疗带来新突破。