仅重1克！我国研制，首个百万像素“无线介观显微镜”诞生

如何在自然、群体行为中清楚“看到”大脑神经元对复杂行为的调控，是理解智能的重要基础。日前，清华大学戴琼海团队与解放军总医院戴朴团队联合攻关，成功研制出百万像素“无线介观显微镜”Airscope，为脑科学研究与脑机接口技术发展提供全新工具。相关成果发表于国际期刊《自然》。

长期以来，神经科学研究存在技术瓶颈，传统显微设备难以兼顾观测视野、分辨率与动物自然行为。现有能分辨单个神经元的显微镜虽看得清，但往往需将小鼠头部固定在仪器下或用线缆将其“拴”住，但这样很难研究动物的一些复杂自然行为；头戴式微型显微镜虽不用给动物拴线，但视场通常不足1毫米，仅能看到很小一块脑区。想要同时覆盖更大范围皮层又要有更高清分辨率，就需要更重且更大功耗的显微镜。

此次研发的Airscope实现颠覆性突破，整机不含电池仅重1克，相较同类头戴设备减重超30%。设备搭载200万像素传感器，以仅4片非球面镜片的极简光学结构，实现6毫米超大视场单细胞分辨率成像，光学总长大幅缩短。通过高效数据压缩技术，设备成功实现百万像素级图像无线传输，配合磁吸快换电池，可保障长时间持续观测，佩戴设备的动物可正常完成攀爬、钻管等各类自然动作。

佩戴Airscope的小鼠攀爬绳索（左）、穿行管道（右）

在观测能力方面，Airscope单只小鼠可同步记录8500余个皮层神经元，观测数量是现有无线设备的25倍，且同一部位稳定记录时长可达200天以上，信号质量媲美传统台式显微镜。此外，科研团队配套开发SAM2Mice智能追踪工具，大幅提升动物行为追踪精度与效率，有力破解群体实验分析难题。

据介绍，依托全新设备，团队完成多项突破性实验，成功在自然化栖息地里观测小鼠复杂行为对应的皮层活动，可通过神经活动精准预判小鼠竞争胜负，准确率达81.8%。

戴琼海表示：“Airscope为介观生物学研究又提供了重要工具，将推动光学脑机接口向更精准的神经探测发展。其应用有望从神经科学拓展到免疫、肿瘤等领域，并推动相关技术走向产业化。”

综合来源：央视新闻、科技日报、清华大学等

内容来自：科普中国

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