据新华社10月20日报道，中国科研团队成功研制出目前全球最轻的无线介观显微镜，总重仅为1克。该设备能在6毫米视场范围内，以单细胞分辨率记录小鼠大脑皮层的神经活动，单只小鼠可同时监测超过8500个神经元，这一数量是同类现有设备的25倍。该重要研究成果于19日晚间在线发表在《自然》期刊上。
在自由活动和社交状态下，以单细胞分辨率同时记录大范围脑区的大量神经元，有望揭示大脑调控复杂行为的机制。然而，现有可分辨单个神经元的显微镜虽能清晰观察大范围皮层，但通常需要将小鼠头部固定于仪器下，或通过线缆连接，这限制了动物的自由活动，阻碍了对其自然状态下神经与行为的研究。
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，通过集成化设计与系统性优化，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，即可在6毫米视场内实现单细胞分辨率（即4至6微米）的观测。
“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不仅摆脱了线缆束缚，体积更小巧，还通过200万像素图像传感器实现端侧压缩，使百万像素级图像得以无线传输。
借助这种动物“可穿戴”设备，团队成功记录了小鼠在自然状态下多种复杂的自由探索行为，完成了许多过去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。研究显示，大脑皮层活动会随小鼠所处地貌区域的不同而系统性变化。
据悉，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方向发展。未来，其应用有望从神经科学拓展至免疫、肿瘤等领域，实现对疾病发生过程的完整追踪。
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