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张贴于2021年4月20日下午1点
神经科学家对记录和量化活体大脑功能活动的工具的需求很大。传统上，研究人员使用功能性磁共振成像等技术，但这种方法不能记录高空间分辨率或运动对象的神经活动。近年来，一种被称为光遗传学的技术在单神经元分辨率下实时记录动物神经活动方面取得了相当大的成功。
光遗传学工具利用光来控制神经元，并记录组织中的信号，这些组织经过基因改造，可以表达光敏蛋白和荧光蛋白。然而，现有的大脑光信号成像技术在大小、成像速度或对比度方面存在缺陷，限制了它们在实验神经科学中的应用。
一种被称为光片荧光成像的技术有望以高速和对比度对大脑活动进行3D成像(克服了其他成像技术的多种限制)。在这项技术中，一层薄薄的激光(光片)被引导穿过感兴趣的脑组织区域，脑组织内的荧光活动报告者通过发射显微镜可以检测到的荧光信号作出反应。扫描组织中的光片可以对大脑活动进行高速、高对比度、容量成像。
目前，对不透明生物(如老鼠)使用光片荧光脑成像是很困难的，因为必要的设备的大小。为了在不透明的动物身上进行实验，以及在未来可以自由移动的动物身上进行实验，研究人员首先需要使许多部件小型化。
小型化的一个关键组件是光片发生器本身，它需要插入大脑，因此必须尽可能小，以避免置换太多的脑组织。在一项新的研究中Neurophotonics来自加州理工学院(美国)、多伦多大学(加拿大)、大学卫生网(加拿大)、马克斯普朗克微结构物理研究所(德国)和先进微铸工(新加坡)的一个国际研究团队开发了一种可植入活体动物大脑的微型光片发生器或光子神经探针。
研究人员使用纳米光子技术创造了超薄硅基光子神经探针，它可以在自由空间300微米的传播距离内发射多个厚度<16微米的可寻址薄片。当在经过基因工程的小鼠脑组织中进行测试时，这些探针允许研究人员成像大至240 × 490 m的区域。此外，图像对比度水平优于另一种成像方法，称为epifluorescence显微镜。
在描述他的团队工作的意义时，该研究的主要作者Wesley Sacher说:“这种用于在大脑内产生光片的新型植入式光子神经探针技术绕过了许多限制在实验神经科学中使用光片荧光成像的限制。我们预测，这项技术将导致用于深度脑成像和自由活动动物行为实验的新型光片显微镜。”
这种变异对试图了解大脑运作的神经科学家来说是一个福音。
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https://spie.org/news/tiny-implantable-tool-for-light-sheet-imaging-of-brain-activity
