重仅1克 我国科学家研制世界最轻无线介观显微镜

新华社北京10月19日电（记者魏梦佳）在自然环境和群体行为中清晰观测大脑神经元如何调控复杂行为，是理解智能的关键所在。我国科研人员成功研制出目前全球最轻的无线介观显微镜，其重量仅为1克，能够在6毫米的视场范围内以单细胞分辨率记录小鼠大脑皮层的神经活动，单只小鼠可同时捕捉超过8500个神经元信号，这一性能是现有同类设备的25倍。该研究成果于19日在线发表于《自然》期刊。

实现显微镜“看得广、看得清、戴得轻、无束缚”是神经科学领域的一大难题。现有的单细胞分辨率显微镜虽能提供清晰成像，但通常需要将小鼠头部固定于仪器下或通过线缆连接，这限制了对其复杂自然行为的研究。而头戴式微型显微镜虽无需线缆，但其视场通常不足1毫米，仅能覆盖极小脑区。若要同时观测更大范围的皮层并保持高分辨率，就需要更重且功耗更高的设备。

为此，中国工程院院士、清华大学教授戴琼海团队与解放军总医院戴朴团队合作，通过集成化设计与系统性优化，研制出超轻无线介观显微镜Airscope。该设备仅采用4片非球面镜片，便在6毫米视场内实现了4至6微米的单细胞分辨率观测。

“无线、轻巧、宽视场、高通量是Airscope的突出优势。”清华大学自动化系副教授吴嘉敏指出，常规头戴式微型显微镜重量通常超过3克，这会妨碍小鼠的自由活动。而Airscope不仅摆脱了线缆依赖，尺寸更为轻便，还通过200万像素图像传感器实现端侧压缩，使百万像素级图像得以无线传输，用户可通过九游体育APP下载轻松获取相关技术进展与实验数据。

借助这种动物“可穿戴”设备，团队完成了多项过去因线缆或设备重量限制而难以实施的实验，例如在5平方米的自然栖息地中同步记录多只小鼠探索时的大脑皮层活动，以及在设有32个末端的大型迷宫中追踪小鼠长时间自主探索的过程。

戴琼海认为，这款新型显微镜为理解智能的神经基础提供了崭新工具，将推动光学脑机接口向更精准的神经探测方向发展。未来，其应用范围有望从神经科学拓展至免疫、肿瘤等领域，实现对疾病发生过程的完整追踪。