我國多色微型化雙光子顯微鏡研製成功，僅重 2.6 克

【環球網科技綜合報道】8月22日消息，據新華社報道，我國科學家自主研製出僅重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。這一成果為解碼複雜腦功能機制提供了全新工具，於8月21日在國際知名期刊《自然-方法》在線發表。

雙光子顯微成像技術作為基於雙光子吸收及激發熒光的非線性光學成像技術，其性能很大程度上依賴關鍵器件空心光纖。傳統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、王愛民團隊聯合北京信息科技大學吳潤龍團隊研發的新型超寬帶空心光纖，具備低損耗、低色散等顯著優勢，可實現700至1060納米波長的多種飛秒脈衝激光傳輸，為多色微型化雙光子顯微鏡的誕生奠定了核心基礎。

“這相當於給大腦彩色直播神經元與細胞器的動態活動。”北京信息科技大學吳潤龍教授形象地解釋道。過去受限於空心光纖功能，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複雜行為，深入研究其協同互作機制。

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元鈣信號、線粒體鈣信號與斑塊沉積的紅、綠、藍三色動態影像，並在疾病早期就觀測到鄰近斑塊的細胞和線粒體活動異常現象，為相關疾病研究提供了珍貴的可視化數據。

值得關注的是，該顯微鏡在小鼠腦部超過820微米深度的皮層，成功獲得神經元鈣信號與結構成像，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，多色熒光標記無創深腦成像能力僅能在大型台式設備上實現。”北京大學國家生物醫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成像難題，為大腦複雜網絡研究帶來突破性進展，有望推動腦科學領域研究。（純鈞）