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7月23日，中國科學院深圳先進技術研究院醫(yī)學成像科學與技術系統(tǒng)全國重點實驗室鄭海榮院士、劉成波研究員和鄭煒研究員團隊成功研制出高速大視野光聲/熒光多模態(tài)顯微成像儀器（LiTA-HM），實現(xiàn)對活體小鼠全腦皮層范圍內神經元活動和微細血管同步、動態(tài)、高清成像，為非侵入式腦機接口的發(fā)展提供新的信息采集范式。相關研究成果發(fā)表在《科學進展》上。

神經血管耦合是指大腦中神經元活動時，鄰近血管會通過擴張增加血流量，以滿足神經元活動能量需求。這種機制不僅是維持大腦正常功能的基礎，也對理解腦功能和開發(fā)腦機接口至關重要。

然而，傳統(tǒng)大腦神經血管耦合研究技術如磁共振成像、腦電圖、激光散斑成像等，因探測范圍小或時空分辨率不足，難以實現(xiàn)全腦尺度神經元與血管活動實時高精度觀測。

據(jù)悉，LiTA-HM在硬件層面實現(xiàn)雙模態(tài)圖像同步獲取與精確配準，并解決傳統(tǒng)多模態(tài)系統(tǒng)在成像視野、分辨率與成像速度之間相互制約的問題。LiTA-HM具備6微米的空間分辨率、6毫米×5毫米成像視野、每秒1.25幀成像速度，在成像速度相近的情況下，成像視野較此前研發(fā)的新一代頭戴式顯微成像技術提升數(shù)百倍，為開展神經血管耦合機制研究提供可能，也為腦機接口研究提供更加全面的信息。

基于LiTA-HM，研究團隊探索其在腦科學研究與應用中的潛力。在癲癇小鼠模型中，該儀器成功捕捉到小鼠全腦視野下的擴散性抑制波傳播過程，發(fā)現(xiàn)神經元的動態(tài)變化與腦血管血液變化高度相關，為癲癇病灶定位和發(fā)作預測提供新思路。同時，研究團隊在小鼠缺氧與麻醉狀態(tài)下神經血管耦合研究中發(fā)現(xiàn)，小鼠缺氧時，其神經元活動滯后于血管氧氣濃度變化，麻醉狀態(tài)時則兩者同步變化。這些發(fā)現(xiàn)為理解不同病理狀態(tài)下的大腦調控機制提供了重要依據(jù)。

《科學進展》副主編、美國杜克大學教授姚俊杰在同期發(fā)表的評論文章中表示，LiTA-HM將神經活動與血管生理融于同一影像，具備空間廣度與時間精度，為破譯大腦最基礎的神經血管協(xié)作機制提供了可能。