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广州日报讯 （全媒体记者王纳、阮元元 通讯员刁雯蕙摄影报道）近日，记者从中国科学院深圳先进技术研究院获悉，该院医学成像全国重点实验室郑海荣院士、刘成波研究员和郑炜研究员团队开发了一款重量仅有1.7克的头戴式成像显微镜，实现了自由活动下小鼠神经元活动与血氧代谢的同步高时空分辨成像，为大脑神经血管耦合机制探索和脑机接口技术开发提供了新思路。3月21日，该研究成果已发表于《科学进展》，研究团队深圳先进院为该研究第一单位。
研究团队通过微型化设计，整合共聚焦荧光显微镜和光声显微镜，成功构建了重量仅1.7克的双模态成像探头，可在自由活动小鼠实现高时空分辨率的神经血管同步成像。成像分辨率达到1.5微米，成像速度为0.78赫兹，视野范围为400微米×400微米。通过系统硬件与算法创新，实现了大脑血氧代谢成像，并同步记录神经元钙信号活动。
据悉，神经血管耦合是大脑神经活动对局部血流、血氧动态调节的一种功能机制，也是脑机接口功能成像神经活动的核心目标，也是非侵入脑机接口获取大脑信息的关键。
传统技术难以实现大脑神经元和脑血流在体同步高时空分辨监测，无法精准获得神经元活动与附近血流、血氧动态信息的关联；且大多数研究局限于头部固定成像，无法真实反映自然行为状态下的神经血管耦合功能。传统光学显微镜受限于光学器件体积与信号采集复杂性，难以兼顾高分辨率与动物行为自由度，无法实现神经血管同步成像。
该研究的核心创新点在于实现了双模态成像的轻量化集成，实现对神经活动和血管情况的同步成像。
“该项研究首次实现了对自由活动小鼠大脑神经元活动与血液动力学的同步高时空分辨成像，为解析神经血管耦合机制和开发新一代脑机接口技术提供了新思路。”论文共同通讯作者刘成波介绍。
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