近年來，腦科學(xué)研究逐漸成為大家關(guān)注的熱點。俗話說，工欲善其事，必先利其器。若要更好的探索人類大腦，就必須有更先進的儀器與工具。目前,各國腦科學(xué)計劃的一個核心方向就是打造用于全景式解析腦連接圖譜和功能動態(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)突觸活動與大腦整體的活動和個體行為信息，是領(lǐng)域內(nèi)亟待解決的一個關(guān)鍵挑戰(zhàn)。
早在2017年，自然雜志子刊 Nature Methods 上就發(fā)布了來自于中國在這方面的研究進展。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，以及通過該設(shè)備獲取小鼠在自由行為過程中大腦神經(jīng)元和神經(jīng)突觸活動清晰、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)的國家重大科研儀器設(shè)備研制專項項目——《超高時空分辨微型化雙光子在體顯微成像系統(tǒng)》，并被評為“2017年中國科技十大進展”。
程和平是中國科學(xué)院院士、北京大學(xué)分子醫(yī)學(xué)研究所教授、原美國 NIH老年研究所終身資深研究員、教育部"長江學(xué)者"、國家杰出青年科學(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項目首席科學(xué)家、2009年獲教育部"長江學(xué)者成就獎"、國家基金委重大儀器項目負責(zé)人、國家十三五"多模態(tài)跨尺度生物醫(yī)學(xué)成像設(shè)施"首席科學(xué)家。
程院士同時也是北京超維景生物科技有限公司（以下簡稱：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。
長期以來，在自由行為動物中獲得樹突棘水平的神經(jīng)元圖像是科學(xué)家們夢寐以求的目標(biāo)。為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，必須將顯微鏡佩戴在自由運動的動物頭部，既能高分辨率地觀察亞細胞級的結(jié)構(gòu)和功能變化，又不干擾動物的正常行為。
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)，實現(xiàn)了活細胞的實時動態(tài)高分辨率成像，是世界成像領(lǐng)域的重大突破，開啟了腦科學(xué)研究新范式，被諾貝爾獎得主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，適于佩戴在動物的頭部，用于在覓食、哺乳、跳臺、打斗、嬉戲、睡眠等自然行為條件下，以及在學(xué)習(xí)過程中，長時程觀察神經(jīng)突觸、神經(jīng)元、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遠程連接的腦區(qū)等多尺度、多層次動態(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程中大腦神經(jīng)元和神經(jīng)突觸活動的動態(tài)圖像后，超維景通過對微型光學(xué)系統(tǒng)的重新設(shè)計，成功研制了第二代產(chǎn)品。其成像視野更大，工作距離更遠，操作簡便，并具備實時三維成像能力，可在自由運動的小鼠上對大腦三維區(qū)域內(nèi)上千個神經(jīng)元進行清晰穩(wěn)定的動態(tài)成像，并且實現(xiàn)了針對同一批神經(jīng)元長達一個月的追蹤記錄。該成果于2021年1月6日在線發(fā)表于Nature Methods上。
目前，世界各國的腦科學(xué)研究如火如荼，中國的腦計劃也已正式啟動，推動我們對大腦基本規(guī)律的理解，利用神經(jīng)科學(xué)的基礎(chǔ)研究成果來造福社會。根據(jù)《“十四五”規(guī)劃綱要和2035年遠景目標(biāo)綱要》，我國腦科學(xué)與類腦研究將以腦認知原理解析、腦介觀神經(jīng)聯(lián)接圖譜繪制、腦重大疾病機理與干預(yù)研究等方向作為重點。超維景以自主創(chuàng)新的核心技術(shù)，將繼續(xù)為我國的腦科學(xué)研究做出重要貢獻。
金科君創(chuàng)已投部分醫(yī)療健康企業(yè)
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