1 克重的无线显微镜登上《自然》：6 毫米视场内看清单个神经元

一只小鼠在笼子里自由跑动、与同伴互动，它大脑皮层的神经元活动被同时记录下来——这样的实验，过去要先把它固定在仪器下面，或者用线缆拴住。中国科学家做出的新设备，把这个约束解开了。

据新华社报道，这项研究由清华大学戴琼海院士团队与解放军总医院戴朴团队联合完成。他们做出的超轻无线介观显微镜取名 Airscope，整机重量只有 1 克，能在 6 毫米视场里以单细胞级分辨率记录小鼠大脑皮层活动；一只小鼠身上可同时记录 8500 多个神经元，容量是同类设备的 25 倍。论文 19 日晚在线刊登于《自然》。

难点集中在光学与工程的两头。市面上常见的头戴式微型显微镜，重量普遍在 3 克以上，压在小鼠头上会明显影响其自由活动；而要在扩大视场的同时保持单细胞级分辨率（约 4 至 6 微米），又需要复杂的光学系统，体积和重量很难压下来。团队的办法是用集成化设计与系统性优化，仅以 4 片非球面镜片就实现了 6 毫米视场内的单细胞观测。

数据传输是另一道坎。百万像素级的图像如果实时无线回传，带宽与功耗都撑不住。Airscope 通过 200 万像素图像传感器在端侧完成压缩，让百万像素级图像得以无线传输。清华大学自动化系副教授吴嘉敏把这款设备的特点概括为四个词：无线、轻巧、宽视场、高通量。

设备真正带来的改变体现在实验设计上。团队在 5 平方米的自然栖息地中，同时记录了多只小鼠探索时的大脑皮层活动；在拥有 32 个末端的大型迷宫里，追踪小鼠长时间的自主探索。结果显示，小鼠所处的地貌不同，皮层活动的模式也跟着系统性改变——这类结论在头部被固定的条件下几乎无法获得。

从更长远的角度看，Airscope 为理解智能的神经机制添了一件新工具，也将推动光学脑机接口向更精准的神经探测发展。研究团队预计，其应用还有望向免疫、肿瘤等领域延伸，用于完整追踪疾病的发生过程。

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