[科普中国]-中国成功研制新型显微镜记录自由行动中哺乳动物神经活动

新华社北京5月31日电（记者魏梦佳）北京大学5月31日在京宣布，该校多个研究单位联合中国人民解放军军事医学科学院组成跨学科团队，历经三年多的协同奋战，近期成功研制出新一代微型化双光子荧光显微镜。这是我国科学家首次在自由行动中的哺乳动物的学习和记忆发生过程中记录其神经活动。

据悉，人脑包含了百亿级神经元和百万亿级的神经突触，其结构和功能上极其复杂精密的连接，涌现出意识和思想。目前各国脑科学计划的一个核心方向就是打造用于解析脑连接图谱和功能动态图谱的研究工具。其中，如何整合微观神经元和神经突触活动与大脑整体的活动和个体行为信息是亟待解决的关键挑战。

“要理解大脑的奥秘，我们特别需要一种新的成像技术，能够在自由运动的动物上，看到单个神经元、单个信息处理单元的精准动态的变化。”北大分子医学研究所程和平院士介绍，新研制的显微镜体积小，重仅2.2克，适于佩戴在小动物头部，可实时记录数十个神经元、上千个神经突触的动态信号。在大型动物上，还可望实现多探头佩戴、多颅窗不同脑区的长时程观测。

研究团队主要成员、北大分子医学研究所研究员陈良怡说，给小鼠戴上这一显微镜后，研究团队经多次实验获取了小鼠在觅食、打斗、嬉戏等自由行为中大脑神经元和神经突触活动清晰、稳定的图像。

“这是我们第一次观察到自由活动状态下的小鼠是‘怎么想的’。”陈良怡介绍，过去研究时只能将小鼠在固定状况下做一些成像实验，不仅限制了小鼠行为，也限制了研究领域。“通过这套新型显微镜，可以在自由活动的哺乳动物上对其神经活动进行更精准研究。”

“从任何一个标准来看，这款显微镜都代表了一项重大技术发明，将改变我们在自由活动动物中观察细胞和亚细胞结构的方式。”美国著名神经科学家阿尔西诺·席尔瓦教授评论称。

精神卫生专家、北京大学第六医院院长陆林说，过去人们大部分是在静止状态下了解大脑，通过这项新技术，就有可能从动物的实验来了解人类活体状态下大脑的功能，将来也可能在临床上了解人在活动时大脑的功能状况和细微机构的变化。“这对将来了解大脑或治疗一些目前还不能确定病灶的大脑的疾病非常有帮助。”

据了解，此项新技术是国家重大科研仪器研制专项结出的硕果，近日已在线发表于国际科学期刊《自然·方法学》并已申请多项专利。

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