中新網(wǎng)深圳3月24日電 (記者 索有為)中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院24日發(fā)布消息稱，該院研究團隊開發(fā)出一款重量僅有1.7克的頭戴式顯微鏡，實現(xiàn)了自由活動下小鼠神經(jīng)元活動與血氧代謝的同步高時空分辨成像，為大腦神經(jīng)血管耦合機制探索和腦機接口技術(shù)開發(fā)提供了新思路。相關(guān)研究成果發(fā)表在國際期刊《科學(xué)進展》上。
1.7克頭戴式成像顯微鏡。研究團隊供圖該頭戴式顯微鏡成像分辨率達到1.5微米，成像速度為0.78赫茲，視野范圍為400微米×400微米。通過系統(tǒng)硬件與算法創(chuàng)新，該顯微鏡可實現(xiàn)大腦血氧代謝成像，并同步記錄神經(jīng)元鈣信號活動。
小鼠正常活動與癲癇發(fā)作時的成像結(jié)果和神經(jīng)血管融合圖。研究團隊供圖為驗證該頭戴式顯微鏡，研究團隊開展了小鼠自由活動下的腦功能和腦疾病成像驗證實驗。他們觀察到在全局缺氧挑戰(zhàn)下、局部軀體感覺刺激下小鼠的神經(jīng)血管調(diào)控情況，展示了該技術(shù)在神經(jīng)血管耦合成像研究中的潛力。
研究團隊還在小鼠癲癇模型中觀察到，癲癇爆發(fā)前低強度高頻神經(jīng)放電導(dǎo)致的血氧消耗與部分血管異常擴張，這種先于癲癇猝發(fā)放電的氧消耗和血管擴張，為癲癇干預(yù)治療提供了潛在的時間窗口。
該院劉成波研究員介紹，下一步，研究人員將在成像技術(shù)方面，繼續(xù)優(yōu)化頭戴式顯微鏡的性能，進一步擴大成像視場，提高成像景深和速度，并探索融合多光子熒光顯微成像等其他模態(tài)，滿足更廣泛的研究需求。在腦機接口應(yīng)用方面，探索頭戴成像技術(shù)應(yīng)用于靈長類動物腦功能信息非侵入讀取，利用神經(jīng)血管耦合機制精準解析大腦功能活動，為阿爾茨海默病、卒中等腦疾病開發(fā)新的治療策略和干預(yù)措施提供科學(xué)依據(jù)。(完)