近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)（以下簡稱“中國科大”）聯(lián)合中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院、深圳理工大學(xué)合作發(fā)表成果，開發(fā)出目前世界上最輕的（0.43克）超緊湊頭戴式熒光顯微鏡，將用于探索動物在感知、認(rèn)知和行為等方面的神經(jīng)元級別的跨腦區(qū)協(xié)調(diào)作用。

TINIscope光學(xué)、電路和系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及四腦區(qū)成像結(jié)果

記者從中國科大了解到，該課題組直接面向多腦區(qū)同步記錄的需求，通過系統(tǒng)優(yōu)化光學(xué)、電子學(xué)和機(jī)械方面的設(shè)計(jì)，開發(fā)了目前世界上最輕的（0.43克）的超緊湊頭戴式熒光顯微鏡——TINIscope，并在自由活動的小鼠上實(shí)現(xiàn)了對四個海馬亞區(qū)神經(jīng)元鈣活動的同步成像。

傳統(tǒng)的頭戴式設(shè)備重量大約為2克，在小鼠等小動物頭上植入4個設(shè)備后，小動物會因?yàn)檩^大負(fù)重而影響正常自由活動。此外，傳統(tǒng)設(shè)備中尺寸較大的CMOS側(cè)位于豎直方向，由于小鼠頭部空間有限，無法同時放置四個設(shè)備。

為解決該問題，在TINIscope的設(shè)計(jì)中，研究人員采用了具備串行輸出功能且尺寸更小的CMOS芯片，取消了序列化器芯片的使用，同時改變了TINIscope的光路設(shè)計(jì)，將CMOS側(cè)轉(zhuǎn)移到水平方向，使尺寸較小的LED側(cè)位于豎直方向，從而使其更易在頭部排布。

同時，研究人員還對TINIscope的頭部固定底座進(jìn)行了優(yōu)化，使得在安裝時更易調(diào)節(jié)角度。通過這些優(yōu)化設(shè)計(jì)，TINIscope可以實(shí)現(xiàn)最小間距為1.2毫米的兩個腦區(qū)的同步成像，基本上可以實(shí)現(xiàn)任意四個目標(biāo)腦區(qū)都能夠同步記錄。

據(jù)介紹，TINIscope為神經(jīng)科學(xué)家提供了一種新的重要研究手段，用于探索動物在感知、認(rèn)知和行為等方面的神經(jīng)元級別的跨腦區(qū)協(xié)調(diào)作用。

合肥通客戶端—合報全媒體記者 劉小容