1克无线介观显微镜成果登《自然》

驱动中国10月20日消息，中国科学家研制出目前已知重量最轻的无线介观显微镜，重量仅1克，可在6毫米视场内以单细胞分辨率记录小鼠大脑皮层神经活动，单只小鼠可同时记录8500多个神经元，为现有同类型设备的25倍，成果于19日晚在线发表于国际期刊《自然》。

在多只动物自由运动和社交时，以单细胞分辨率同时记录大范围脑区中的大量神经元，有助于揭示大脑对复杂行为的调控机理。现有能分辨单个神经元的显微镜虽能覆盖较大皮层区域，但通常需要固定小鼠头部或用线缆连接，动物难以自由活动，限制自然状态下的神经行为研究。

中国工程院院士、清华大学教授戴琼海团队与解放军总医院戴朴团队合作，通过集成化设计和系统性优化，研制出超轻无线介观显微镜Airscope。该设备仅使用4片非球面镜片，在6毫米视场内实现4至6微米单细胞分辨率观测。

清华大学自动化系副教授吴嘉敏表示，无线、轻巧、宽视场、高通量是Airscope的显著特点。常规头戴式微型显微镜重量通常超过3克，会影响小鼠自由活动。Airscope摆脱线缆束缚，尺寸更轻巧，并通过200万像素图像传感器实现端侧压缩，使百万像素级图像能够无线传输。

借助这种动物“可穿戴”设备，团队解锁小鼠在自然状态下的多种复杂自由探索，完成过去受线缆或设备重量所限难以开展的实验。例如，在5平方米自然栖息地中同时记录多只小鼠探索时的大脑皮层活动，在32个末端的大型迷宫中追踪小鼠长时间自主探索。研究发现，大脑皮层活动会随小鼠所处地貌区域发生系统性变化。

这一新型显微镜为理解智能的神经基础提供新工具，可推动光学脑机接口向更精准神经探测发展。未来其应用有望从神经科学拓展到免疫、肿瘤等领域，实现对疾病发生过程的完整追踪。