新型頭戴式光聲顯微鏡：分辨率達2.8微米，可長期捕捉小鼠大腦活動

顯微鏡技術對生物醫學研究領域來說非常重要。近日，有研究人員開發了第一臺可拆卸的頭戴式光聲顯微鏡，可用于對自由移動小鼠的大腦活動進行成像。而且，該設備在成像后可以被移除，因此它可以長期進行研究，這項技術有助于發現治療神經退行性疾病和其他神經系統疾病的新線索。

研究人員表示，癲癇、阿爾茨海默病和帕金森病都會嚴重干擾神經血管耦合——即神經活動和隨后的腦血流變化之間的聯系。而研究中新的探針是研究神經血管耦合的理想選擇，因為它有望同時捕捉到神經元和血管網絡的動態變化。

新的顯微鏡探針僅重1.8克，以光學分辨率光聲顯微鏡（ORPAM）為基礎，可以捕捉大腦的解剖和功能動態，而且并不需要使用熒光標記或標簽。ORPAM探針可以以毛細血管級別的分辨率，捕捉大腦血管網絡和大腦皮層的大部分血液動力學，而不需要借助任何熒光標簽。

為了制造更小的探針，研究人員使用光學模擬計算來仔細優化顯微鏡的整個光路。他們還選擇了高性能的微型部件，包括非球面透鏡、微電子機械系統（MEMS）掃描儀和定制的微型壓電超聲波探測器。

由此產生的探針重量不到一只成年小鼠體重的10%，分辨率為2.8微米，并能在3×3平方毫米的大視場內成像。為了使其可拆卸，研究人員加入了三對磁鐵，將成像探針與連接到小鼠頭骨上的輕型安裝底座連接起來。探針可以在成像后直接取下，然后再重新安裝，這樣就可以對自由移動的動物進行反復、長期的監測。

研究人員評估了探針在模擬軟組織合成材料上的性能后，研究人員用它對小鼠大腦皮層的血管網絡進行了40分鐘的成像，另外還進行了持續七天的長期監測實驗。這些試驗的結果表明，該探針可以在自由移動的小鼠中提供穩定和高質量的ORPAM圖像。

研究人員還表示，在未來打算開發一種具有毛細血管水平分辨率、視頻速率成像速度和足以捕捉整個小鼠大腦皮層視野的探針。另外，研究者還希望提高探針的性能，以便能夠了解更多關于大腦活動以及它與疾病和健康的關系。

題為Detachable head-mounted photoacoustic microscope in freely moving mice的相關研究論文發表在《光學快報》（Optics Letters）上。

前瞻經濟學人APP資訊組

論文原文：

https://www.osapublishing.org/ol/fulltext.cfm?uri=ol-46-24-6055&id=465840

標簽： 頭戴式光聲顯微鏡 分辨率