1克!中国造微型“脑探测器”如何“读懂大脑”?
新华社北京10月20日电 在清华大学实验室内搭建的脑探测器“微型自然栖息地”里,几只小鼠正钻进洞穴,克中爬上台阶、国造小桥,微型自由玩耍。何读它们头上都佩戴着一台仅1克重的脑探测器微型显微镜。旁边电脑上,克中代表神经元的国造荧光光点明灭闪烁,研究人员正同步记录小鼠大脑皮层中数千个神经元的微型活动。 从探索陌生环境到与同伴互动,何读大脑如何协调成千上万个神经元的脑探测器活动,是克中神经科学长期追索的问题。但一直以来,国造能在较大范围内分辨单个神经元的微型显微镜,往往需要固定动物头部或连接线缆;能让动物自由活动的何读设备,又难以兼顾观测范围和成像精度。 图为小鼠在自然化栖息地中行为与神经活动的同步记录。新华社发 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,研制出重量仅1克的无线介观显微镜Airscope,可在6毫米视场内以单细胞分辨率记录小鼠大脑皮层的神经活动,单只小鼠可同时记录8500多个神经元,是现有同类型设备的25倍。该成果19日晚在线发表于《自然》。 在多只动物自由运动和社交时,能以单细胞分辨率同时记录大范围脑区中的大量神经元,有望揭示大脑对于复杂行为的调控机理。这就要求显微镜既能“看得广、看得清”,又能“戴得轻、不拴线”。 为什么要看得广?以人拿起杯子为例,从看到杯子、伸手触碰,到获得触觉反馈,一个简单动作就需要不同脑区共同参与。只有清楚看到多个脑区的活动,才能更好地理解神经元如何相互联系、协同工作。 清华大学自动化系副教授吴嘉敏说,现有的头戴式微型显微镜,虽实现了动物的自由活动,但视场通常不足1毫米,仅能看到很小一块脑区。而对于能分辨单个神经元的显微镜来说,虽能看得清大范围皮层,但仍需将小鼠头部固定在仪器下或用线缆将其“拴”住,这会让动物难以自由活动,甚至产生应激反应。 图为佩戴Airscope的小鼠在自然化栖息地中自由探索。新华社记者 魏梦佳 摄 “几乎所有小型化显微镜都要使用线缆进行供电和数据传输,这使动物活动范围有限。如果观测两只动物,线缆还会缠绕,难以观察其自然交互行为。”清华大学生命科学学院助理教授张元龙说,“想要覆盖更大范围皮层、有更高清分辨率,就需要更重且更大功耗的显微镜,但额外的重量和功耗会让动物难以自由活动,这不利于自然状态下对动物神经和行为的研究。” 研究人员称,团队研制的Airscope整机比最新的头戴式介观显微镜轻30%以上;通过磁吸式快换电池,研究人员可在2秒内完成电池更换并继续记录。在光学系统上,仅用4片非球面镜片,就在6毫米的宽视场内实现对多个脑区的单细胞分辨率(即4至6微米)的观测。 图为5只佩戴Airscope的小鼠皮层神经活动同时成像。新华社发 “把6毫米视场和单细胞分辨率装进重1克的设备,光学、照明、电子和无线传输必须一起设计。”张元龙说,他们用AI完成镜头设计,在传感器端把数据量压缩,才让整套系统轻到不影响小鼠的自然行为,同时使百万像素级图像得以无线传输。 借助Airscope,团队完成了许多过去受线缆或设备重量所限难以实现的实验,观测小鼠在自然状态下进行多种复杂探索时的大脑神经元变化。例如,在5平方米自然化栖息地中同时记录多只小鼠探索时的大脑皮层活动;在32个末端的大型迷宫中追踪小鼠长时间自主探索等。目前,团队正推动相关技术走向产业化。 戴琼海表示,这一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神经探测发展,未来其应用还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。 图为团队部分成员在清华大学实验室合影。新华社发 张元龙说,Airscope有望用于观测和追踪阿尔茨海默病、脑损伤、心血管疾病、抑郁症等疾病在模型动物中的发生发展过程,研究单个细胞在病程中扮演什么角色,为疾病机制研究和防治提供线索。 一台中国造的微型“脑探测器”,让科学家得以在更接近自然条件下,观察大范围皮层的大规模神经活动。但“看见”更多神经元,并不意味着已“读懂”大脑。不同脑区神经元如何相互联系,协同参与探索、社交等复杂行为?还有更多问题等待人们探索和解答。


- 最近发表
- 随机阅读
-
- 传祺智享,一祺向往!全新一代向往 E8 PHEV & 向往 M8 PHEV L 合肥城市联合上市品鉴会圆满落幕
- 布局冀南零碳运力!犀重汽车“换电中国行”邯郸站圆满收官
- 春节福利如何发?河南省总工会出台新规
- 比亚迪与光羿达成合作,共同加速汽车玻璃智能化,企业新闻
- 龚俊、邓为、张婧仪方发布短剧侵权声明
- ISHO Ring智能戒指聚焦指尖睡眠健康 指模套装现已开售
- “一卡通”机具改造完成 河南18省辖市城区可用“一卡通
- 让正义之举有温度 让善意传递有力量
- 黄河干流海拔最高水电站年累计发电量创历史新高
- 西平时尚男孩服装(男西装平面款式图)
- 2026高端系统门窗怎么选?五大德系品牌全维硬核测评
- 比亚迪与光羿达成合作,共同加速汽车玻璃智能化,企业新闻
- 平顶山警方摧毁一地下赌场 抓获38名赌徒扣押赌资12万元
- 王国大作战前线主线27
- 戏曲元素时尚服装(以戏曲为灵感的服装设计)
- “行走的课堂”别样精彩
- 世界男排联赛:美国队、波兰队晋级半决赛
- “拾金不昧是做人的本分”
- 汉阴公安交警“精细管控”+“暖心服务”全力护航中考
- 行义举 扬正气 警协联动共筑平安瓷都——德化县开展“9·1”见义勇为宣传日系列主题活动
- 搜索
-
- 友情链接
-
- 支持16人的派对游戏《猫猫复制粘贴》将登陆PC平台
- 米家冰箱Pro 439L法式预售中 占地面积仅0.42㎡
- 亳州市:“积分达人”引领志愿新风
- 新疆光伏企业技术支持项目在哈萨克斯坦成功运行
- 泉州洛江区“同心会客厅”举行揭牌仪式
- 厦门海沧半程马拉松今起报名
- 美国汽车产业联名致信特朗普:别让中国车进来,建厂也不行
- 配套20MW/40MWh储能!中广核宁德200兆瓦海上光伏项目并网
- 前瞻:字母哥PK乔治 雄鹿全力争胜欲横扫步行者
- 《Dota2》Major国区预选赛结束 LGD/EHOME/KG出线
- 孙晓云当选新一届中国书协主席
- 纪录片《年画·画年》“体验式”走近年画,听52位传承人讲述古老艺术隽永魅力
- 半场战报:杜兰特复出8投仅2中 勇士54
- 万元现金大奖等你拿,参赛即有礼哦!首届东方魔方组装挑战赛趣味来袭!
- 天长市广陵街道:移风易俗育新风润物无声促治理
- 6GW集中式光伏项目获备案批复
- 排名分析:西部前三位置锁定 骑士巩固东部第一
- 爵士时隔五年卷土重来 保罗西决梦想或继续等待
- 多部门联合进社区开展绿色环保宣传活动
- 精装配置率达81.2%,智能门锁“刚需”趋势逐渐显现-
- 洛江区领导部署推进泉梅高速(洛江段)项目征迁工作
- 天长市广陵街道:移风易俗育新风润物无声促治理
- 婺源砚山北宋歙砚作坊遗存
- 努比亚NaviX Ultra发布 首发豆包手机助手消费者版
- 前瞻:字母哥PK乔治 雄鹿全力争胜欲横扫步行者
- 天津发布重污染天气橙色预警
- iPhone 18 Pro系列一文看懂 诚意升级价格昂贵
- 排名分析:西部前三位置锁定 骑士巩固东部第一
- 三角洲行动今日密码10.10 10月10日密码门摩斯密码分享
- 洛江区领导部署推进泉梅高速(洛江段)项目征迁工作
- 煤价彻底疯了!单日暴涨530元,囤煤是机会还是陷阱?
- 支持16人的派对游戏《猫猫复制粘贴》将登陆PC平台
- 重点项目加快推进 农业农村投资动能强劲
- 《Dota2》Major国区预选赛结束 LGD/EHOME/KG出线
- 汉阴县开展“扫黄打非”月轮值检查 筑牢开学季校园周边文化市场安全防线
- 家居行业进入存量房时代,“懒人经济”促进行业整合-
- 纪录片《年画·画年》“体验式”走近年画,听52位传承人讲述古老艺术隽永魅力
- 亚运会丨武术综合:沈晓榆为中国香港摘首金
- 新疆光伏企业技术支持项目在哈萨克斯坦成功运行
- 2026年洛江区民族团结进步宣传月主题活动举办
- 天长市广陵街道:移风易俗育新风润物无声促治理
- 大洗牌!全国多省紧急清退,超千个光伏项目出局
- 国家农产品质量安全县创建:擦亮“金字招牌” 提升品牌效益
- 厦门海沧半程马拉松今起报名
- 沙利文发布2026年智能体市场研究报告:WorkBuddy稳居企业级、个人应用双榜第一
- 江汽集团2026成都车展:尊界双旗舰联合首秀,JAC全球伙伴共聚蓉城
- “情暖校园·关爱成长” 市关工委来泉港区开展爱心助学活动
- 努比亚NaviX Ultra发布 首发豆包手机助手消费者版
- BAT 集体重做「AI 预训练」,补「脏数据」的坑
- 保险护航 安心“种粮”