全景式“看清”大脑！清华新一代介观活体显微仪器问世

9月13日，中国工程院院士、清华大学自动化系教授戴琼海团队在国际权威期刊《细胞》发表最新科研成果——新一代介观活体显微仪器RUSH3D。

据介绍，RUSH3D凭借跨空间和时间的多尺度成像能力，填补了国际上对哺乳动物介观尺度活体三维观测的空白，为揭示神经、肿瘤、免疫新现象和新机理提供了新的“杀手锏”。这一成果，使我国生命科学家、医学家能够率先使用自主高端仪器设备，攻克重大基础研究问题。

显微仪器极大拓展了人类对生命活动的认知边界，但其研制长期受困于视场、分辨率、三维成像速度之间的固有矛盾：能“分得清”单个神经元的传统显微镜，往往“看不全”，仅能实现单个平面神经信号的动态记录；而能够对全脑进行三维观测的核磁共振技术，其空间分辨率却远不足以识别单细胞介观尺度。

自2013年起，戴琼海团队开展介观活体显微成像领域研究。2018年，该团队成功研制当时全球视场最大、数据通量最高的显微仪器——高分辨光场智能成像显微仪器RUSH。此后六年间，该团队进一步解决了介观活体显微成像中的一系列难题，为新一代介观活体显微仪器RUSH3D的开发奠定了基础。

新一代介观活体显微仪器RUSH3D

据了解，目前已有多个交叉研究团队利用RUSH3D，在脑科学、免疫学、医学与药学等多学科取得了一批“国际首次”的观测成果。以脑科学为例，RUSH3D能够对正在“看电影”的清醒小鼠进行长时间全脑范围高速三维成像，并以足够的空间分辨率，呈现所观测17个脑区中如满天星辰般点点闪耀的神经元网络，为探究生物智能、意识等大脑功能的产生原理，以及推动对大脑退行性疾病的研究提供了有力支持，还进一步促进了脑启发人工智能的探索。在其他领域，这一革命性工具对病毒感染后的免疫反应，以及急性脑损伤修复过程等的全景式捕捉都展现出巨大潜力。