近年來(lái)，腦科學(xué)研究逐漸成為大家關(guān)注的熱點(diǎn)。俗話說(shuō)，工欲善其事，必先利其器。若要更好的探索人類大腦，就必須有更先進(jìn)的儀器與工具。目前,各國(guó)腦科學(xué)計(jì)劃的一個(gè)核心方向就是打造用于全景式解析腦連接圖譜和功能動(dòng)態(tài)圖譜的研究工具。其中,如何打破尺度壁壘,整合微觀神經(jīng)元和神經(jīng)突觸活動(dòng)與大腦整體的活動(dòng)和個(gè)體行為信息，是領(lǐng)域內(nèi)亟待解決的一個(gè)關(guān)鍵挑戰(zhàn)。
早在2017年，自然雜志子刊 Nature Methods 上就發(fā)布了來(lái)自于中國(guó)在這方面的研究進(jìn)展。該論文主要展示了新一代高速高分辨微型化雙光子熒光顯微鏡，以及通過(guò)該設(shè)備獲取小鼠在自由行為過(guò)程中大腦神經(jīng)元和神經(jīng)突觸活動(dòng)清晰、穩(wěn)定的圖像。
該研究成果源自北京大學(xué)程和平院士主導(dǎo)的國(guó)家重大科研儀器設(shè)備研制專項(xiàng)項(xiàng)目——《超高時(shí)空分辨微型化雙光子在體顯微成像系統(tǒng)》，并被評(píng)為“2017年中國(guó)科技十大進(jìn)展”。
程和平是中國(guó)科學(xué)院院士、北京大學(xué)分子醫(yī)學(xué)研究所教授、原美國(guó) NIH老年研究所終身資深研究員、教育部"長(zhǎng)江學(xué)者"、國(guó)家杰出青年科學(xué)基金獲得者、2005年與同仁共同創(chuàng)建"北京大學(xué)分子醫(yī)學(xué)研究所"、2007受聘為心臟973項(xiàng)目首席科學(xué)家、2009年獲教育部"長(zhǎng)江學(xué)者成就獎(jiǎng)"、國(guó)家基金委重大儀器項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、國(guó)家十三五"多模態(tài)跨尺度生物醫(yī)學(xué)成像設(shè)施"首席科學(xué)家。
程院士同時(shí)也是北京超維景生物科技有限公司（以下簡(jiǎn)稱：超維景）的創(chuàng)始人。超維景專注于高端生物醫(yī)學(xué)成像裝備的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售，企業(yè)核心成員由院士以及北京大學(xué)生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、物理學(xué)和生理學(xué)等多學(xué)科背景的專家組成。
長(zhǎng)期以來(lái)，在自由行為動(dòng)物中獲得樹(shù)突棘水平的神經(jīng)元圖像是科學(xué)家們夢(mèng)寐以求的目標(biāo)。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，必須將顯微鏡佩戴在自由運(yùn)動(dòng)的動(dòng)物頭部，既能高分辨率地觀察亞細(xì)胞級(jí)的結(jié)構(gòu)和功能變化，又不干擾動(dòng)物的正常行為。
2017年超維景自主研發(fā)的FHIRM-TPM微型化雙光子顯微成像系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了活細(xì)胞的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)高分辨率成像，是世界成像領(lǐng)域的重大突破，開(kāi)啟了腦科學(xué)研究新范式，被諾貝爾獎(jiǎng)得主Edvard Moser教授稱之為“研究大腦空間定位神經(jīng)系統(tǒng)革命性的新工具”。
該顯微鏡僅重2.2 g，適于佩戴在動(dòng)物的頭部，用于在覓食、哺乳、跳臺(tái)、打斗、嬉戲、睡眠等自然行為條件下，以及在學(xué)習(xí)過(guò)程中，長(zhǎng)時(shí)程觀察神經(jīng)突觸、神經(jīng)元、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遠(yuǎn)程連接的腦區(qū)等多尺度、多層次動(dòng)態(tài)變化。
今年1月，繼第一代微型化雙光子顯微鏡在全球首次獲取了小鼠在自由行為過(guò)程中大腦神經(jīng)元和神經(jīng)突觸活動(dòng)的動(dòng)態(tài)圖像后，超維景通過(guò)對(duì)微型光學(xué)系統(tǒng)的重新設(shè)計(jì)，成功研制了第二代產(chǎn)品。其成像視野更大，工作距離更遠(yuǎn)，操作簡(jiǎn)便，并具備實(shí)時(shí)三維成像能力，可在自由運(yùn)動(dòng)的小鼠上對(duì)大腦三維區(qū)域內(nèi)上千個(gè)神經(jīng)元進(jìn)行清晰穩(wěn)定的動(dòng)態(tài)成像，并且實(shí)現(xiàn)了針對(duì)同一批神經(jīng)元長(zhǎng)達(dá)一個(gè)月的追蹤記錄。該成果于2021年1月6日在線發(fā)表于Nature Methods上。
目前，世界各國(guó)的腦科學(xué)研究如火如荼，中國(guó)的腦計(jì)劃也已正式啟動(dòng)，推動(dòng)我們對(duì)大腦基本規(guī)律的理解，利用神經(jīng)科學(xué)的基礎(chǔ)研究成果來(lái)造福社會(huì)。根據(jù)《“十四五”規(guī)劃綱要和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》，我國(guó)腦科學(xué)與類腦研究將以腦認(rèn)知原理解析、腦介觀神經(jīng)聯(lián)接圖譜繪制、腦重大疾病機(jī)理與干預(yù)研究等方向作為重點(diǎn)。超維景以自主創(chuàng)新的核心技術(shù)，將繼續(xù)為我國(guó)的腦科學(xué)研究做出重要貢獻(xiàn)。
金科君創(chuàng)已投部分醫(yī)療健康企業(yè)
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