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仅重 1 克：中国科学家研制出世界最轻无线介观显微镜，成果登《自然》

中国科研团队成功研发出目前全球最轻的无线介观显微镜，整机重量仅为1克。据新华社10月20日报道，这款设备能在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，性能达到同类现有设备的25倍。相关成果于19日晚在线发表在《自然》期刊上。

在自由活动和社交过程中，同时以单细胞精度记录多只动物大脑大范围区域的神经元活动，有望揭示大脑对复杂行为的调控机制。然而，现有的单细胞分辨率显微镜虽然能清晰观察大范围皮层，但通常需要将小鼠头部固定在仪器下，或通过线缆将其束缚，这限制了动物的自由活动，阻碍了对自然状态下神经活动和行为的研究。

由中国工程院院士、清华大学教授戴琼海团队与解放军总医院戴朴团队合作，通过集成化设计和系统性优化，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，便能在6毫米视场内实现4至6微米的单细胞分辨率观测。

“无线、轻便、宽视场、高通量是Airscope的突出特点。”清华大学自动化系副教授吴嘉敏表示，传统头戴式微型显微镜重量通常超过3克，会影响小鼠的自由活动。而Airscope不仅摆脱了线缆限制，尺寸更小巧，还通过200万像素图像传感器实现端侧压缩，使百万像素级图像能够无线传输。

借助这种动物“可穿戴”设备，研究团队成功解锁了小鼠在自然状态下的多种复杂自由探索行为，完成了许多此前因线缆或设备重量限制而难以实现的实验。例如，在5平方米的自然栖息地中同时记录多只小鼠探索时的大脑皮层活动；在拥有32个末端的大型迷宫中追踪小鼠长时间自主探索等。研究发现，大脑皮层活动会随着小鼠所处的地貌区域发生系统性变化。

据IT之家了解，这款新型显微镜为理解智能的神经基础提供了新工具，将推动光学脑机接口向更精准的神经探测发展。未来，其应用范围有望从神经科学拓展到免疫、肿瘤等领域，实现对疾病发生过程的完整追踪。