我国多色微型化双光子显微镜研制成功，仅重 2.6 克

【环球网科技综合报道】8月22日消息，据新华社报道，我国科学家自主研制出仅重2.6克的新一代多色微型化双光子显微镜，首次实现自由活动小鼠高分辨率深脑双光子彩色成像。这一成果为解码复杂脑功能机制提供了全新工具，于8月21日在国际知名期刊《自然-方法》在线发表。

双光子显微成像技术作为基于双光子吸收及激发荧光的非线性光学成像技术，其性能很大程度上依赖关键器件空心光纤。传统空心光纤仅能传输单一波长的超快激光，严重限制了多色成像能力。而北京大学程和平、王爱民团队联合北京信息科技大学吴润龙团队研发的新型超宽带空心光纤，具备低损耗、低色散等显著优势，可实现700至1060纳米波长的多种飞秒脉冲激光传输，为多色微型化双光子显微镜的诞生奠定了核心基础。

“这相当于给大脑彩色直播神经元与细胞器的动态活动。”北京信息科技大学吴润龙教授形象地解释道。过去受限于空心光纤功能，显微镜仅能观测单类型细胞；如今，不同类型细胞可被赋予不同颜色的荧光标记，科研人员能清晰捕捉多种细胞间的复杂行为，深入研究其协同互作机制。

在应用中，研究人员为患有阿尔茨海默病的小鼠佩戴该显微镜，首次同步获取到神经元钙信号、线粒体钙信号与斑块沉积的红、绿、蓝三色动态影像，并在疾病早期就观测到邻近斑块的细胞和线粒体活动异常现象，为相关疾病研究提供了珍贵的可视化数据。

值得关注的是，该显微镜在小鼠脑部超过820微米深度的皮层，成功获得神经元钙信号与结构成像，这是目前已知在不破坏脑组织情况下，微型化双光子显微镜实现的最深成像。同时，其镜头可无缝切换大视场观测与高分辨精细成像，进一步拓展了应用场景。

“多年来，多色荧光标记无创深脑成像能力仅能在大型台式设备上实现。”北京大学国家生物医学成像科学中心主任程和平表示，团队首次攻克微型化双光子显微镜多色激发成像难题，为大脑复杂网络研究带来突破性进展，有望推动脑科学领域研究。（纯钧）