近日，中国科学院深圳先进技术研究院的一项突破性研究成果引发了广泛关注。该研究由医学成像全国重点实验室的郑海荣院士、刘成波研究员和郑炜研究员团队共同完成，他们成功开发了一款仅重1.7克的头戴式成像显微镜。
这款显微镜能够实现自由活动小鼠神经元活动与血氧代谢的同步高时空分辨成像，为探索大脑神经血管耦合机制以及脑机接口技术的开发提供了全新的视角。相关研究成果已在《Science Advances》期刊上发表，题为“自由活动小鼠神经与血流动力学活动的高时空分辨率头戴式同步成像”。
神经血管耦合，作为大脑神经活动对局部血流、血氧进行动态调节的重要机制，是脑机接口功能成像的核心目标。当神经元活跃时，其代谢需求增加，邻近血管会迅速响应，通过扩张和血氧调节来保障大脑的能量供应。这一机制不仅是维持大脑正常功能的基础，也是非侵入性脑机接口获取大脑信息的关键。
然而，传统的成像技术难以实现大脑神经元和脑血流的同步高时空分辨监测，且大多数研究仅限于头部固定成像，无法真实反映自然行为状态下的神经血管耦合功能。为了解决这一难题，研究团队通过微型化设计，将共聚焦荧光显微镜（CFM）和光声显微镜（PAM）高效整合，构建了一款双模态成像探头。
这款探头重量极轻，仅为1.7克，能够在自由活动的小鼠身上实现高时空分辨率的神经血管同步成像。成像分辨率高达1.5微米，成像速度为0.78 Hz，视野范围达到400微米×400微米。通过创新的系统硬件与算法，团队成功实现了大脑血氧代谢成像，并同步记录了神经元钙信号活动。
基于这款头戴式显微镜，研究团队成功开展了小鼠自由活动下的脑功能和脑疾病成像实验。实验结果显示，该技术具有在神经血管耦合成像研究中的巨大潜力，为解析神经血管耦合机制和开发新一代脑机接口技术提供了有力的支持。
研究团队还展示了该技术在脑疾病研究中的应用前景。通过头戴成像技术，可以非侵入地读取灵长类动物的脑功能信息，利用神经血管耦合机制精准解析大脑功能活动。这为阿尔茨海默病、卒中等脑疾病的治疗策略和干预措施的开发提供了科学依据。
这款头戴式显微镜不仅具有极高的成像性能，还具有良好的佩戴舒适性和稳定性，确保了实验数据的准确性和可靠性。这一创新成果不仅推动了神经科学和脑机接口技术的发展，也为未来脑疾病的治疗和康复提供了新的可能。
随着研究的深入，这款头戴式显微镜有望在更多领域发挥重要作用，为神经科学、脑机接口技术以及脑疾病治疗等领域的研究者提供更多的启示和帮助。
