我国成功研制多色微型化双光子显微镜，实现深脑"彩色"高清成像

8月22日消息，据媒体报道，我国科学家成功自主研制出仅重2.6克的新一代多色微型化双光子显微镜，首次实现对自由活动小鼠的高分辨率深脑双光子彩色成像。这一突破为解析复杂脑功能机制提供了全新研究工具。

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双光子显微成像是一种基于双光子吸收和荧光激发的非线性光学成像技术，其核心部件之一是空心光纤。该光纤通过内部微结构将激光约束并传输，激发被荧光标记的细胞，从而生成荧光图像。不同波长的激光可呈现不同颜色的成像，但此前的空心光纤仅能传输单一波长的超快激光，限制了其多色成像能力。

由北京大学程和平院士、王爱民教授团队与北京信息科技大学吴润龙教授团队合作，研制出一种新型超宽带空心光纤。该光纤具备低损耗、低色散等优异特性，可支持波长范围700至1060纳米的多种飞秒脉冲激光传输。基于这一核心部件，团队成功开发出多色微型化双光子显微镜。

吴润龙教授形象地比喻：“这相当于给大脑神经元和细胞器的动态活动进行‘彩色直播’。”以往受限于光纤性能，显微镜仅能观察单一类型细胞；而现在，不同细胞可标记不同颜色，研究人员能够清晰观测多种细胞之间的复杂互动与协同机制。

在研究过程中，团队将这一显微镜佩戴于患有阿尔茨海默病的小鼠头部，首次同步捕获到神经元钙信号、线粒体钙信号与斑块沉积的红、绿、蓝三色动态影像，并在疾病早期阶段就发现斑块附近细胞与线粒体出现异常活动。

此外，团队还在小鼠大脑超过820微米深度的皮层区域，成功获取了神经元钙信号与结构成像——这是目前在不破坏脑组织的前提下，全球微型化双光子显微镜所实现的最深成像记录。