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》

据新华社10月20日报道，中国科研团队成功研制出当前全球最轻的无线介观显微镜，其重量仅为1克。该设备能够在6毫米的视野范围内，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，这一数量是现有同类设备的25倍。这项重要研究成果已于19日晚间在线发表在《自然》期刊上。

当多只动物在自由活动和社交时，以单细胞分辨率同步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方，或通过线缆将其“束缚”，这限制了动物的自由活动，阻碍了在自然状态下对动物神经和行为的研究。

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，研发出了超轻无线介观显微镜Airscope。该设备仅使用4片非球面镜片，便在6毫米视野内实现了单细胞分辨率（即4至6微米）的观测。

“无线、轻便、宽视场、高通量是Airscope的显著特点。”清华大学自动化系副教授吴嘉敏表示，常规头戴式微型显微镜的重量通常超过3克，这会影响小鼠的自由活动。而Airscope不仅去除了线缆的束缚，尺寸更加轻巧，还借助200万像素图像传感器实现了端侧压缩，使得百万像素级图像能够无线传输。

借助这种动物“可穿戴”设备，团队解锁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开展的实验。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；在包含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，这种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，其应用领域还有望从神经科学扩展到免疫、肿瘤等方面，实现对疾病发生过程的完整追踪。