厉害了显微镜：可以看到活体动物神经的变化

　　据《中国教育报》报道，近日，北京大学多个院系研究所联合军事医学科学院组成跨学科团队，历时三年后成功研制出重量仅2.2克的新一代高速高分辨微型化双光子荧光显微镜，改变了美国脑科学计划核心团队研发的微型化宽场显微镜在相关领域的主导地位。那么，什么是高速高分辨微型化双光子荧光显微镜？它有什么优势？它的应用前景又如何？

可佩戴式高速高分辨微型化双光子荧光显微镜（图片来源：中国政府网）

　　什么是高速高分辨微型化双光子荧光显微镜？

　　据《中国青年报》报道，新一代高速高分辨微型化双光子荧光显微镜适用于活体动物神经成像，能够在生命体和细胞仍具有活性的状态下对其功能进行动态观察。高速高分辨微型化双光子荧光显微镜体积小，仅 重2.2克，用于小动物时，可以佩戴在小动物的 头部颅窗上，实时记录其数十个神经元、上千个神经突触的动态信号；用于大型动物时，可以实现多探头佩戴、多颅窗不同脑区的长时程观测。

　　高速高分辨微型化双光子荧光显微镜有什么优势？

　　中国政府网介绍，高速高分辨微型化双光子荧光显微镜具有以下几点优势：

　　1、成像质量高。 高速高分辨微型化双光子荧光显微镜具有良好的光学断层、更深的生物组织穿透等优势，其横向分辨率可以达到0.65μm，远优于美国脑科学计划核心团队所研发的微型化宽场显微镜。

　　2、成像速度快。高速高分辨微型化双光子荧光显微镜采用双轴对称高速微机电系统转镜扫描技术，成像帧频已达40Hz（256*256像素）。

　　3、扫描能力强。高速高分辨微型化双光子荧光显微镜具备多区域随机扫描和每秒1万线的线扫描能力。

　　4、实现荧光探针的有效利用。高速高分辨微型化双光子荧光显微镜采用自主设计，可传导920nm飞秒激光的光子晶体光纤。荧光探针（如GCaMP6）广泛应用于脑科学领域指示神经元活动，而微型双光子显微镜的系统实现了对荧光探针的有效利用。

　　5、解决干扰问题。高速高分辨微型化双光子荧光显微镜采用柔性光纤束进行荧光信号的接收，解决了动物的活动和行为由于荧光传输光缆拖拽而受到干扰的难题。

　　高速高分辨微型化双光子荧光显微镜的应用前景如何？

　　据中国新闻网报道，高速高分辨微型化双光子荧光显微镜的微型化双光子荧光显微成像可用于在动物觅食、哺乳、跳台、打斗、嬉戏、睡眠等自然行为条件下，长时程观察其神经突触、神经元、神经网络、远程连接的脑区等多尺度、多层次的动态变化，改变了在自由活动动物中观察细胞和亚细胞结构的方式。未来，该显微镜所使用的系统有望与光遗传学技术相结合，在结构与功能成像的同时，精准地操控神经元和神经回路的活动，为实现“分析脑、理解脑、模仿脑”的目标发挥重要作用。（张茜）

　　本文由中国科学传播研究所副研究员卜勇进行科学性把关。