闹羊花素

8月15日，卫生部举行的专题新闻发布会公布了“圣元乳粉疑致儿童性早熟”调查结果：患儿乳房早发育与所食用奶粉没有关联，目前市场上抽检的圣元奶粉和其他婴幼儿奶粉激素含量没有异常。不过，此事件暴露出食品检测和管理中的问题。武汉三名食用同一品牌的女婴出现性早熟，怀疑奶粉含有激素的家长想弄个明白，却送检无门。“所有的检测机构都不愿意接手。”一位不愿意透露姓名的检测专家对《科学新闻》说。 　　消费者遭遇“送检无门”，本能的知情权被无情地阻挡，对于怀疑有问题的食品，消费者究竟从何得到权威和专业的答复? 　　检测无门 　　根据《食品安全法》的相关规定，协会组织、消费者可以委托法律规定的有资质的食品检验机构对疑有问题的食品进行检验。“由于种种原因，现实中的确存在检验机构不接受个人送检的情况。比如有些检验机构不具备送检项目的检测资质或能力。一些机构担心样品的来源，担心有目的不纯的送检，还有一些机构怕承担法律责任，不想介入纠纷等。消费者如果怀疑食品有问题，可以向卫生部门举报，卫生部门接到举报应组织进行检验。”卫生部有关负责人说。 　　8月10日，卫生部责成湖北省食品安全监管领导小组办公室调查并及时公布结果，两天后，卫生部直接介入事件调查，称接受举报。随后，卫生部组织由疾控中心牵头，内分泌、儿科、妇幼、食品安全等领域专家组成的专家组对事件进行调查。 　　卫生部的迅速介入，表明了政府对此事件的高度重视。某个侧面，也许正是为了解答消费者所遭遇的送检无门的窘境。 　　对于送检无门，中国兽医药品监察所研究员王树槐告诉《科学新闻》：“对样品来源不清楚，谁都不愿意负责。此外样品量少，成本就高，如果要价高，别人还以为是敲诈，所以估计谁都不愿意接。”目前，中国的实验室管理很严格，国家认监委认证、认可之后，每3年要对实验室硬件、人员等各方面进行考核，并且实验室能做的检测也只有几项，如三聚氰胺、重金属、激素等专项都要专家现场考核认证，超出实验室检测范围的项目要申请。而这一程序申请非常繁琐，且成本高昂。 　　不仅如此，中国目前还将检测的技术方法也当标准限定。“这是阻碍科学进步的，是滞后的。以前美国和欧盟也是这样，但上世纪90年代之后，就取消了，取而代之的是出台相关技术指南，实验室按照标准操作流程操作，只要在最后的文书上签字画押负责就行。这样反而能够快速对应急事件做出反应。”前述专家这样认为。 　　北京市疾病预防控制中心、中国检验检疫科学院等检测机构负责此次检验，采用国际通行的检测方法(《动物源食品中激素多残留检测方法液相色谱-质谱-质谱法》GB/T21981-2008)，主要对乳粉中雌激素和孕激素含量进行检测。 　　“这项检测技术是国际上最为先进的，可以肯定。”王树槐说。 　　卫生部专家组成员之一、食品安全国家审评委员会检验方法委员会专家委员、北京市疾病预防控制中心研究员邵兵介绍，目前能开展类似检测的机构有国家质检总局、卫生部、农业部的一些实验室，以及北京市的质量监控中心。这些机构都可以接受个人送检。 　　但无疑具有资质的检测机构在中国可谓寥寥。同时，检测费用往往受到仪器设备、试剂成本的影响。只有同批检测样本多，成本才会有所下降。 　　“内外有别” 　　今年6月以来，中国乳业“新国标”正式实施，涉及生乳、巴氏杀菌乳、灭菌乳、发酵乳、调制乳等所有乳类和乳制品的食品安全国家标准。这是自“三聚氰胺事件”发生后，卫生部对这些标准进行的重新修订。 　　其中，《食品安全国家标准乳粉(GB19644-2010)》中，关于乳粉的要求包括原料要求、感官要求、理化指标、污染物限量、真菌毒素限量、微生物限量、食品添加剂与营养强化剂等7项要求，但并没有提及关于雌激素的检测项目。 　　卫生部在发布会上公布，在抽调的奶粉样品中，未检出己烯雌酚和醋酸甲孕酮等禁用的外源性性激素，内源性雌激素(17β-雌二醇和雌酮)和内源性孕激素(孕酮和17α-羟孕酮)的检出值分别为0.2~2.3μg/kg和13~72μg/kg，其中患儿家中存留样品雌激素和孕激素检出值分别为0.5μg/kg和33μg/kg。 　　其结论是：“检测结果符合国内外文献报道的含量范围。”文献资料显示，美国、韩国、荷兰等原料奶和市售牛乳中雌激素含量在0.16~4.4μg/kg，孕酮最高数值是98.0μg/kg(将液态奶按8:1换算为乳粉的含量)。 　　一位长期从事牛奶激素研究、小儿性早熟的临床专家告诉《科学新闻》：“卫生部给出的国内外文献标准是比较权威的，可信的。” 　　不过，奶粉中到底能不能含有雌激素?对此，卫生部新闻发言人、卫生部办公厅副主任邓海华给出的解释是：奶粉里不允许检出使用兽药残留的外源性性激素，世界上也不允许。 　　王树槐说：“对于个体来讲，其本身还有内源性雌激素。如奶牛体内天然产生的激素，这些激素人体内也含有。奶液中完全没有雌激素是不可能的。” 　　目前，国际上内源性激素的含量研究仍处于循证阶段，牛奶中激素的含量达到多少，就会对人体有影响?没有一个统一的标准和说法，还需要长期研究。也许正因为如此，所以才有了卫生部发言人邓海华的结论：“国内外都没有制定牛乳中内源性性激素限量的标准，一般情况下不作为常规的检测指标。但是在特殊情况下，比如北京奥运会期间，有关机构对于动物源性的食品中所含的激素进行检测，是为了避免运动员兴奋剂的问题。” 　　含量激增 　　2005年，日本山梨大学环境健康系医学博士Davaasambuu Ganmaa在《医学假说》(Medical Hypotheses)杂志发表文章指出，现在消费的牛奶中雌性激素含量较100年前明显增加。其原因除饲养方法和奶牛品种不同外，主要与妊娠奶牛奶有关。 　　因为，“现代奶牛生产中，奶牛在生产后三个月即可进行人工受精，替代了自然交配，几乎在整个怀孕期间持续泌乳，尤其是妊娠后期，其血清中雌激素水平显著提高，牛奶中的雌激素也随之增加。”Ganmaa指出，据估计大约75%的市售牛奶来源于妊娠奶牛奶。 　　商业化牛奶是经均一化作用和巴氏灭菌法作用后的产物，而销售前牛奶的巴氏灭菌过程不能彻底灭活这些激素，西方饮食中动物源性雌激素主要来源于牛奶和乳制品，占雌激素消费的60%~70%。因此对商业化牛奶中雌激素的评估更有价值。 　　同样来自日本山梨大学环境健康系的Li-Qiang Qin及其研究团队在检测两种商业化奶牛(Holstein和Jersey)所产牛奶中的雌激素浓度时发现，它们的浓度已显著高于20年前报道的浓度，提示近期乳制品的激素水平随着现代乳品工业的发展而快速增加。 　　而中国奶牛的饲养主要以小规模、分散型的农户饲养为主，奶源质量控制难度较大，尤其在激素使用方面，如规范使用兽药和严格执行休药期规定等监控较难，有可能造成牛奶中激素含量增加。 　　2005年9月~2006年3月期间，苏州大学附属第四医院教授徐庄剑及其同事曾对无锡市销售的部分本地和外地生产的全脂纯牛奶中的雌性激素进行检测，发现市售全脂纯牛奶中含有一定数量的雌性激素，不同品牌全脂纯牛奶中雌性激素水平有差异，同一品牌不同批号中雌性激素水平也有波动。 　　今年，徐庄剑发表在《食品科学》上的文章认为，现代市售纯牛奶与人类健康的研究仅见流行病学方面的文献，有关动物研究也较少，且有分歧。徐庄剑的课题组前期系列实验研究显示：喂食妊娠奶牛奶或以妊娠奶牛奶为主的市售纯牛奶可使雌性幼鼠24小时尿雌三醇和P4孕酮排泄增多 对雄性幼鼠睾丸生精上皮和精囊腺的发育可能有一定的影响，并可能波及血清睾酮水平 还可能降低雄性幼鼠血清总胆固醇作用和升高雌性幼鼠血清高密度脂蛋白胆固醇水平。 　　徐庄剑给出结论：妊娠奶牛奶成分复杂，除含有雌性激素外，还可能含有类雌性激素样物质和促进雌性激素分泌的物质，当然也可能含有拮抗雌性激素或抑制其分泌的物质。现代市售纯牛奶中的雌性激素对人类有无影响及如何影响，尚待进一步相关临床和动物实验研究。 　　健康隐患 　　Ganmaa分析了40个国家饮食与女性乳腺癌、卵巢癌及子宫内膜癌发病率和死亡率的相关性，其相关系数分别为0.817、0.779和0.814，最后推测，牛奶和乳制品中雌激素与乳腺癌、卵巢癌和子宫内膜癌的发生有关。也有学者指出牛奶及乳制品中的雌激素可能为前列腺癌发生的诱因之一。 　　虽然牛奶中的雌激素是否会影响儿童的生长发育和生殖系统发育等，目前研究资料甚少，但是，来自丹麦哥本哈根大学医学院教授Anna-Maria Andersson研究发现，青春期前儿童体内产生雌激素少，对于外源性激素敏感性较高，暴露于外源性性激素是极其危险的，可能使其生长加速或出现乳房发育等。 　　来自意大利和比利时的科学家研究发现，生活方式的改变和环境因素可能是性早熟的重要病因之一。虽然目前没有直接证据表明牛奶中的雌性激素可能引起上述疾病，但上海瑞金医院儿内科主任医师倪继红研究发现，人参蜂皇浆就含有相当量的雌激素，可引起儿童性早熟。 　　Ganmaa等的动物实验研究也表明，虽然并未发现现代牛奶对大鼠亲代和子代生殖功能有明显影响，但子代中有1 例出生时即死亡，3 例有骨骼异常。 　　2007年，徐庄剑发表在《国际内科学杂志》的文章指出，目前尚无直接证据证实牛奶中的雌性激素对人体有害。现代牛奶中的雌激素对人类健康是否有影响及影响有多大，是现代食品激素安全所面临的新课题。 　　目前，国际食品法典委员会(CAC)、欧盟(EC)、美国FDA等对牛奶生产的认证、包装、标识及检测试验方法等都逐一进行了规定，而对于牛奶中雌激素标准尚无明确规定。而中国目前对于牛奶的安全性管理和相关研究大多集中在食品的微生物指标、重金属指标、农药及抗生素残留指标等方面，对牛奶中激素的安全性研究甚少。 　　监管难题 　　无论是外源性激素还是内源性激素，国内外似乎都并没有一个统一的标准，有的只是零星的文献报道。而没有参考系，如何确保检测的科学性和公正性? 　　邵兵认为，此次采用的检测方法是经过北京市疾病预防控制中心、中国疾病预防控制中心和中国检验检疫科学研究院联合攻关的实验成果。相关研究成果，通过国际专家的匿名评审，已经发表在国际专业期刊上。 　　“我们采用的是同位素稀释之后的方法，这是对国际上痕量或超痕量化合物检测的通行方法。”他说。“这次承担检测的几个单位，在奥运会期间都承担了奥运会运动员食品的检测，每个单位都检测过超过一千份样品。” 　　而针对目前奶粉激素不在检测范围之内，有专家则建议，可以将雌激素列入抽检项目。“从技术上说，我们可以把这个项目纳入到日常检测的范围。这种检测复杂，也需要检测成本，检测方法要求使用同位素，而同位素是比较昂贵的。我们可能将来会在食品安全风险监测里纳入相关的监测内容。”邵兵说。 　　王树槐透露，中国关于奶粉中激素的检测方法和标准已制定，“目前正在走相关程序，经过相关机构审核批准后，预计能够尽快颁布该项技术标准”。 　　王树槐说，美国目前也没有什么标准。1996年之后因为超标激素的检出率很低，美国国会认为，这部分投资不应该再投入了，就把残留监控计划给取消了。尽管这几年恢复了，但是也没有那么大的样本量，只要出事，企业基本破产。这一点在中国很难做到，这也是中国监管的问题之一。 　　因此，“即使出台标准，我觉得也没什么太大的作用，只会增加成本。单单靠检测、靠标准，今天解决了一个，明天还会出来其他的，永远闹不清楚。”王树槐指出，要想不出问题，“关键责任应该落实到企业上，要做良心产品。靠监管，这么大国家，总会有漏洞的。而且目前中国的终端监管也不是办法。体制上要进行改革，只有对过程进行监管方能见效。同时要对违法的企业狠狠地处理，给予严厉打击。”

亲爱的朋友们春节过去了转眼十五又到了盛奥华与您一起嬉闹元宵在此，盛奥华祝您和家人 元宵节又称上元节，是春节之后的第一个重要节日。正月是农历元月，古人称夜为“宵”。一年中第一个月圆之夜，正月十五即为元宵节！大家有没有吃上美味可口的汤圆呀

前言骆清铭院士和龚辉教授带领MOST团队发明的显微光学切片断层成像系列技术（MOST/fMOST）作为介观尺度最精准的三维完整器官成像技术，已在神经机制、脑疾病、心脑血管疾病以及药理毒理等科学前沿领域研究中发挥重要作用，并带动了相关标记技术和大数据处理和解析技术的发展。 文章题目：Single-neuron projectomes of mouse paraventricular hypothalamic nucleus oxytocin neurons reveal mutually exclusive projection patterns发表时间：2024年1月29日发表期刊： Neuron研究团队：北京大学生命科学学院黎胡明珠、华中科技大学苏州脑空间信息研究院江涛是论文的共同第一作者；北京大学于翔教授、华中科技大学李安安教授、西湖实验室边文杰研究员为论文的共同通讯作者 催产素是九个氨基酸组成的环状神经肽，由大脑中的神经细胞合成、分泌。其最早被报道的作用是促进分娩和泌乳，主要由垂体分泌至外周循环的催产素完成。进一步研究发现催产素还参与维持机体代谢平衡和内稳态，并调控社交行为、学习与记忆、奖赏等复杂行为。关于催产素的研究已经持续百年，但其多样功能的结构基础仍不清楚。一个关键问题是，催产素神经元如何将催产素分泌至各个脑区及外周组织，从而实现特定功能的调控。前人研究表明大脑中产生催产素的神经元主要分布在14个脑区中，其中下丘脑室旁核（paraventricular hypothalamic nucleus, PVH）拥有数量最多且投射最为复杂的催产素神经元。因此，对于室旁核催产素神经元投射的形态解析对理解其功能多样性至关重要。室旁核包含两类传统方法定义的催产素神经元类群：大细胞催产素神经元被认为拥有复杂的轴突结构并参与中枢和外周的调控，小细胞催产素神经元主要参与中枢自主神经调控（图1）。然而群体示踪的方法无法精细区分两类神经元的投射图谱，也无法揭示每一类群中是否存在进一步的功能与形态异质性。系统性重构单神经元形态为解答这一问题提供了可能。 2024年1月29日北京大学于翔团队与合作者在 Neuron 期刊发表了题为“Single-neuron projectomes of mouse paraventricular hypothalamic nucleus oxytocin neurons reveal mutually exclusive projection patterns”的研究论文，在单细胞水平揭示了下丘脑室旁核催产素神经元的完整形态。中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心与上海科技大学联合培养，目前就职于北京大学生科院的黎胡明珠博士为第一作者。 图1：（左）根据传统分类与群体示踪的大细胞催产素神经元（magnocellular）与小细胞催产素神经元（parvocellular）分类。（右）基于系统性重构单神经元形态提出的室旁核催产素神经元C1与C2分类 该研究首先构建了病毒载体rAAV-EF1α-DIO-YPet-p2A-mGFP，在Oxytocin-ires-Cre小鼠中实现了室旁核催产素神经元的稀疏高亮标记。通过荧光显微光学切片断层成像（fluorescence micro-optical sectioning tomography, fMOST）对稀疏标记样本进行全脑成像，用Fast Neurite Tracer进行形态追踪，重构了264个室旁核催产素神经元的完整三维形态，从而绘制了亚微米分辨率下的单神经元全脑投射图谱。进一步通过层级聚类和投射靶点相关性分析，揭示室旁核催产素神经元包含两类投射模式互斥的类群。其中，C1类包括177个神经元，轴突较短且终止于正中隆起（连接下丘脑与垂体的脑区），仅有少量分支分布于下丘脑区域，且对其他脑区几乎没有投射（图2，红色）；C2类包括87个神经元，其轴突广泛投射至除正中隆起之外的两百余个脑区，涵盖新皮质、嗅区、海马结构、皮质板下层、纹状体、苍白球、丘脑、下丘脑、中脑、脑干、脑桥、延髓、小脑和纤维束（图2，绿色）。每一类群又可进一步分为投射模式不同的三个亚类。此外，还发现室旁核催产素神经元，特别是C2类神经元的树突形态复杂并可延伸至室旁核以外，而C1类神经元的树突则较简单且分布在胞体附近，两类神经元胞体位置有一定偏好，并具有独特的转录特征与分子标志。 图2：小鼠下丘脑室旁核催产素神经元根据单神经元投射图谱可分为C1类（红色）和C2类（绿色）。 C1类和C2类神经元及其亚类在投射模式上的高度异质性，表明各亚类神经元可能分别执行了催产素的不同生理功能：（1）正中隆起—垂体后叶是催产素向外周分泌的重要途径，因此C1类神经元应主要负责通过神经内分泌调控外周生理活动，同时其在下丘脑的投射分支可能参与中枢自主神经调控；（2）C2类1亚型（C2-1）神经元投射至脑干多个区域，可能参与自主神经调控、介导躯体感觉以及伤痛感觉的调控；（3）C2-2 和 C2-3亚型神经元拥有复杂且精细轴突分支，全脑广泛投射，除了涵盖C2-1亚型神经元的功能之外，很可能介导社会识别、亲社会行为、学习与记忆、奖赏行为及厌恶行为等高级脑功能；（4）脑室周围存在C2类神经元轴突分布，提示其分泌的催产素可能是脑脊液中催产素的重要来源之一；（5）对催产素神经元树突的重构发现其分支延伸至室旁核周围核团中，可能具有整合信号输入及通过催产素的树突释放调控周围脑区的作用（图3）。 图3：(A, B) 室旁核催产素神经元各亚类的单神经元投射图谱。(C) C1类与C2类神经元具有截然不同的投射模式。(D) C2类神经元轴突投射至脑室附近区域。 综上，该研究对室旁核催产素神经元进行全方位的、单细胞精度的胞体、树突和轴突形态学分析，为进一步理解催产素神经元调控复杂生理功能提供了详实的结构基础。两类神经元分子标记物的鉴定，为后续特异性的分子、环路操作和功能探索奠定了基础。该项工作从单细胞水平，更新了人们长久以来对于室旁核催产素神经元形态结构的认知，并将为后续研究提供重要的参考。 该研究工作是多团队联合攻关的成果。中科院脑科学与智能技术卓越创新中心和上海科技大学博士毕业生，现北京大学生命科学学院研究助理黎胡明珠是该论文的第一作者。华中科技大学苏州脑空间信息研究院江涛是论文的共同第一作者。北京大学于翔教授、华中科技大学李安安教授、西湖实验室边文杰研究员为论文的共同通讯作者。华中科技大学骆清铭、龚辉与李安安团队，中科院遗传与发育研究所吴青峰课题组，中科院脑科学与智能技术卓越创新中心严军与许晓鸿课题组及全脑介观神经联接图谱平台中心对该研究做出了重要贡献。 原文链接：https://www.cell.com/neuron/fulltext/S0896-6273(23)01010-3

p 【引言】 /p p 　　日益增加的环境污染与化石燃料消耗对清洁能源的开发和存储提出了越来越高的要求。Na-O sub 2 /sub 二次电池因具有理论能量密度高(1100 Wh/kg)和储量丰富等特点，有潜力成为下一代绿色大规模能源存储器件。然而，Na-O sub 2 /sub 电池研究仍处于初级阶段，复杂的反应机理及低循环稳定性是Na-O sub 2 /sub 电池面临的主要挑战。目前，研究者们通过改善电解液、电极结构等途径来提升钠氧电池的性能，但是针对其反应机理及失效机制的研究比较少，尤其是原位监测电池的充放电过程。反应机理与失效机制的研究对于钠氧电池的进一步研发起着至关重要的作用。原位透射电镜技术的发展为此研究的深入开展创造了新的契机。 /p p 【成果简介】 /p p 　　近日，法兰西公学院Alexis Grimaud研究助理(通讯作者)、Arnaud Demortie?re助研(共同通讯)和Jean-Marie Tarascon教授等研究人员应用原位透射电镜液体样品杆技术(Protochips公司)及快速成像技术，首次报道了Na-O sub 2 /sub 电池充放电过程中NaO sub 2 /sub 立方体生长演变过程的原位观测，并提出了其生长过程受限于NaO sub 2 /sub (溶剂)?NaO sub 2 /sub (固体)之间的平衡和可溶性产物的质量传输。同时，通过对电池充电过程的原位监测，阐明了溶剂化-去溶剂化平衡导致过氧化钠溶解的机理。最后，他们发现，随着钠氧电池充放电的进行，过氧化钠立方体表面逐渐形成一层壳层，钝化电极表面，阻止了氧气参与氧化还原反应以及过氧化钠的进一步形核，进而降低了电池的充电效率及循环稳定性。该研究揭示了Na-O sub 2 /sub 电池中过氧化钠的生长-溶解机理以及电池失效的机制，对于Na-O sub 2 /sub 电池的进一步研发提供了一定的理论基础。相关成果以“Operando Monitoring of the Solution-Mediated Discharge and Charge Processes in a Na?O sub 2 /sub Battery Using Liquid-Electrochemical Transmission Electron Microscopy”为题发表在Nano Letters上。法兰西公学院博士研究生Lukas Lutz为论文第一作者。 /p p 【实验方法】 /p p 　　电解液：分子筛处理乙二醇二甲醚(DME, 99.9%)溶剂5天以去除多余的水分 NaPF sub 6 /sub (99.9%)置于真空烘箱，80度保温24 h。氩气环境的手套箱(O sub 2 /sub , 0.1 ppm H sub 2 /sub O, 0.1 ppm)中制取0.5 M电解液。在原位电镜测试前将电解液溶解饱和的超纯O sub 2 /sub 。 /p p 　　原位电化学透射电镜测试：电镜型号，FEI-TECNAI G2 (S)TEM，200 kV。1. 首先利用空白溶剂排除电子束对于结果的影响：固定电子束剂量(10 e?/nm sup 2 /sup )照射空白溶剂360 s，观察溶剂的变化，防止电解液发生分解 确定该剂量，该照射时间，电解液未发生变化，即认为电子束照射对于实验结果没有影响。2. 微电池是两个由氟橡胶O-型垫密封的硅芯片构成，上芯片包括两个Pt电极，一个玻碳电极，500 nm厚的SU-8聚合物绝缘层，50 nm厚的Si sub 3 /sub N sub 4 /sub 窗口 下芯片包括500 nm绝缘层，50 nm Si sub 3 /sub N sub 4 /sub 窗口。3. 用带螺丝的不锈钢片将装好的芯片压在O-型垫上以维持密封效果。4. 将此微反应器固定在样品杆顶端，采用蠕动泵通入流速为0.5-5 μL/min的电解液 在通入电解液之前一定要用超纯氩气冲洗微电池及管路。 /p p 【图文导读】 /p p style=" text-align: center " strong 图1 Protochips液体样品杆及NaO sub 2 /sub 生长-氧化机理示意图 br/ img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/2623ba3e-18dd-4077-9804-be4e0686c5a1.jpg" title=" 图1 Protochips液体样品杆及NaO2生长-氧化机理示意图.png" alt=" 图1 Protochips液体样品杆及NaO2生长-氧化机理示意图.png" / /strong /p p style=" text-align: center " strong (a) 用于原位电化学测试的(Protochips公司)顶端示意图 (b-c) 芯片展示图 (d) 芯片的剖面图 (e)充放电过程中NaO sub 2 /sub 生长-氧化机理图。 /strong /p p 　　要点：利用Protochips公司产的Poseidon 510透射液体原位样品杆揭示了Na-O sub 2 /sub 电池中NaO sub 2 /sub 生长-氧化机理。 /p p style=" text-align: center " strong 图2 NaO sub 2 /sub 显微结构图 br/ img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/81e4f4cc-9254-4622-8fbe-f3071d682258.jpg" title=" 图2 NaO2显微结构图.png" alt=" 图2 NaO2显微结构图.png" / /strong /p p style=" text-align: center " strong (a-b) Swagelok电池得到的NaO sub 2 /sub SEM图 (c-d) TEM微电池得到的NaO sub 2 /sub TEM图 (e-f) TEM微电池得到的NaO sub 2 /sub HAADF-STEM图。 /strong /p p 　　要点：Swagelok电池(a-b)与TEM原位微电池(c-f)得到NaO sub 2 /sub 产物结构比较。结果显示，两种方法得到的NaO sub 2 /sub 产物结构类似，证明Poseidon 510透射液体原位样品杆能为电池提供工作的真实环境。 /p p style=" text-align: center " strong 图3 电池放电过程中NaO sub 2 /sub 结构演变图 br/ img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/4aa90ca5-389d-437b-a120-cd45cec9d5bb.jpg" title=" 图3 电池放电过程中NaO2结构演变图.png" alt=" 图3 电池放电过程中NaO2结构演变图.png" / /strong /p p style=" text-align: center " strong (a, e) 电池放电过程中NaO sub 2 /sub 结构演变的TEM图 (b) NaO sub 2 /sub 颗粒的TEM图 (c) NaO sub 2 /sub 颗粒生长时间曲线图 (f) 电池放电结束形成的NaO sub 2 /sub 颗粒TEM图。 /strong /p p 　　要点：电池放电时，溶液相沉淀析出导致NaO sub 2 /sub 纳米立方体的产生，生长速率受限于其质量传输效率。 /p p style=" text-align: center " strong 图4 核壳结构的演变过程图 br/ img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/82ecd2fa-bc23-4762-bce7-d2f160a84dec.jpg" title=" 图4 核壳结构的演变过程图.png" alt=" 图4 核壳结构的演变过程图.png" / /strong /p p style=" text-align: center " strong (a) 核壳结构演变的TEM图 (b) 外层生长的时间曲线图 (c) 核壳结构的TEM图。 /strong /p p 　　要点：揭示了电池放电过程中核壳结构的演变规律：放电90 s时，壳层厚约200 nm。 /p p style=" text-align: center " strong 图5核壳结构的成分分析图 br/ img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/ef8ee95c-9bc1-4f4f-a4cd-d2cc1c46ff2f.jpg" title=" 图5核壳结构的成分分析图.png" alt=" 图5核壳结构的成分分析图.png" / /strong /p p style=" text-align: center " strong (a, e) 电池放电结束后NaO sub 2 /sub 的HAADF-STEM图 (b) 核壳结构的TEM图 (c-d) 核壳结构的EDX图 (f) 核壳结构的SAED图。 /strong /p p 　　要点：核壳成分确认：NaO sub 2 /sub /NaOx/organic carbonates( Poseidon 兼容于TEM内的多种探测器，其中包括高角度的EDS探测器)。 /p p style=" text-align: center " strong 图6电池放电过程中CO sub 2 /sub 释放量的监测图 br/ img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/e52b1e18-e358-41ba-b03c-2bd4954b059b.jpg" title=" 图6电池放电过程中CO2释放量的监测图.png" alt=" 图6电池放电过程中CO2释放量的监测图.png" / /strong /p p style=" text-align: center " strong (a) 电池放电曲线图 (b) 电池充放电过程中CO sub 2 /sub 的释放曲线图 (c) 放电过程中12CO sub 2 /sub 及13CO sub 2 /sub 释放曲线图。 /strong /p p 　　要点：同位素标记法验证了有机壳层组分(b)及来源(c)：大部分来自于电解液的分解 随着电流密度的增加，电极表面的分解加剧。 /p p style=" text-align: center " strong 图7电池充电过程中NaO sub 2 /sub 氧化过程的监测图 br/ img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/f802d45c-bed8-46a7-a1bb-bb42960bd2de.jpg" title=" 图7电池充电过程中NaO2氧化过程的监测图.png" alt=" 图7电池充电过程中NaO2氧化过程的监测图.png" / /strong /p p style=" text-align: center " strong (a-d) 电池充电过程中NaO sub 2 /sub 结构演变的HAADF-STEM图 (e-h) 单个NaO sub 2 /sub 立方体在充电过程中高度曲线图图 (i) 电池放电结束后NaO sub 2 /sub 颗粒的HAADF-STEM图。 /strong /p p 　　要点：电池充电时，NaO sub 2 /sub 结构演变原位监测(a-d)：其氧化过程是由外至内逐步进行的，放电过程形成的壳层结构得以保留(i)。 /p p 【小结】 /p p 　　该文章采用原位透射电镜技术原位监测了Na-O sub 2 /sub 电池的充放电过程，首次报道了Na-O sub 2 /sub 电池中NaO sub 2 /sub 的形核-生长机理 证实了电池充电过程中过氧化钠的溶解机理 并原位观测到了过氧化钠表面壳层的形成过程，阐明了电池低充电效率及循环稳定性的机制，为高性能钠氧电池的设计指明了方向，提供了新的思路，同时推动了原位电化学透射电镜技术的发展。 /p

由华中科技大学武汉光电国家实验室(筹)骆清铭教授、龚辉教授研究团队获取的一套大鼠全脑高分辨数据集，近期发布在欧盟人脑计划(Human Brain Project, HBP)的神经信息平台(Neuroinformatics Platform, NIP)上。这标志着该团队建立的“鼠脑最精细脑图谱基础数据库”为欧盟人脑计划正式采用。　　此次发布在HBP-NIP上的数据集由该研究团队独立完成，样本为Golgi-Cox法染色的Sprague Dawley大鼠全脑，用显微光学切片断层成像(MOST)系统获取了全脑图像，成像分辨率为 0.35μ m×0.35μ m×1μ m，共包含16216层矢状原始切面。该数据集也同时在全脑网络可视化(Visible Brain-wide Networks, VBN)网站进行了共享，访问地址为 https://vbn.org.cn/2D/id3.html。　　HBP是2013年经欧盟委员会批准发起的旗舰级拨款项目，汇集了欧洲神经科学领域的众多科研团队与神经科学前沿研究课题，有超过120个参与机构和10亿欧元的项目资金。神经信息平台是HBP的重要组成部分，用于神经科学数据的发布与检索，近期发布的是神经信息平台的第一个公开版本，可直接通过 https://nip.humanbrainproject.eu 访问。HBP还同时发布了脑模拟平台、高性能计算平台、医学信息平台、神经形态计算平台和神经机器人平台，可通过 https://collab.humanbrainproject.eu 注册、登录和使用。

近日，记者从在扬召开的全省大型科学仪器设备共享平台2009年工作会议上获悉，扬州企业可以通过全省大型仪器网，共享全省198所高校、科研院所、检测机构的1600台大型仪器，这些设备总价值达10.8亿元。专家表示，扬州企业需要转变观念，让资源共享成为共识，通过这些家门口的“科研外脑”，解决企业检测、评估等方面的问题，动用全社会的力量帮助扬州企业科技创新。 　　扬州有大型仪器127台 　　前不久，我市一家企业花1000多万元买了一台产品检测设备，没多久就发现，它的“双胞胎”几年前就在扬州某高校落户了，只要付少量的费用就可以租借。目前，我市存在着一些企业和科研单位重复购买相同设备的现象，造成了一定意义上的资源浪费。 　　为了破解这个难题，我市积极动员高校、科研院所、大型企业将本已蒙尘的资源叫醒，大力促进仪器设备的共享、共用和共建。“我市拥有大型仪器127台(套)，这些设备可有效支援扬州企业科技创新。”扬州科技局相关负责人感慨地说。 　　中小型企业受益最大 　　作为扬州光伏产业的标杆，川奇光电就受益于大型仪器的共享。该公司生产液晶板，因为受到污染源干扰，希望借助扬州大学的设备为产品进行检测。扬州大学借助学校科研设备，帮助设计了一套检测系统，可以快速完成检测。而此前，这样的检测需要到上海、北京等地才能完成。 　　我市加入到全省大型科学仪器设备共享平台后，更多的中小型企业直接受益。一位企业负责人告诉记者，几年前，公司每次研发产品都需要跑上海、奔北京，现在在家门口就能解决，成本比原先下降了五分之一，研发效率得到了显著提高。 　　需要高校企业齐参与 　　有关专家表示，很多企业对这个平台还不了解、不信任。“人有不如我有”、“求人不如求己”，依旧存在于一些企业老板的心中，如何让共享成为共识，成为困扰扬州企业用好平台的瓶颈。 　　专家表示，这需要政府引导和企业化的运作，以品牌引资源，以价格引资源。让高校、企业参与平台建设，增添自身的品牌效应，让无形资产升值。同时，通过政府出资，购买产业相关的先进设备，租借给企业，让研发平台的科技资源源源不断。 　　编后：树立“资源共享”的理念十分重要。中央明确提出建设节约型社会，就是要在经济和社会发展的各个方面，切实保护和合理利用各种资源，提高资源利用效率。只有充分认识科技资源共享的重要性，进一步营造科技资源共享的社会氛围，充分利用已有的大型科学仪器设施等社会科技资源，才能使扬州的科技创新资源发挥最大效益。

为阿尔茨海默病的治疗药物和预防方法的基础研究开发做贡献承担岛津制作所和岛津集团内的委托分析业务的岛津TECHNO-RESEARCH，以阿尔茨海默型痴呆症(以下称“阿尔茨海默病”)相关的研究开发领域为对象，从8月7日开始，开展了根据血液推测脑淀粉样蛋白蓄积程度的委托分析。本技术应用了2018年2月1日(日本时间)在Nature Online版中发表的方法，提供委托分析服务。（Nature论文： A. Nakamura, N. Kaneko et. al., “High performance plasma amyloid-β biomarkers for Alzheimer’s　disease” doi:10.1038/nature25456） 目前，阿尔茨海默病尚无可以根治的治疗药物和预防方法。岛津制作所及岛津TECHNO-RESEARCH旨在通过本服务，为治疗药物及早期预防方法的基础研究与开发做出贡献。【本服务的特点】1．通过少量血浆推测脑淀粉样蛋白蓄积程度推断脑淀粉样蛋白蓄积程度的方法有正电子发射断层扫描(PET)和脑脊液(CSF)检查法，但这两种方法对身体的负担很大，且可以实施检查的设施也有限。而本方法仅用0.6ml的血浆即可进行检查。 2．有助于治疗药和预防方法的基础研究与开发据说阿尔茨海默病和轻度认知障碍(MCI)从发病20~30年前，开始在脑内蓄积淀粉样蛋白。本方法可以从血液简便地推测脑淀粉样蛋白蓄积程度。 注：本分析服务供研究使用。不能用于医疗实践或诊断目的。 【术语说明】正电子发射断层扫描（PET）一种向体内微量注射容易积聚在患处等的特殊药物，并对药物释放的阳电子位置进行成像的方法。在阿尔茨海默病中，已知PiB（匹兹堡化合物B）等是可以观察淀粉样蛋白蓄积量和位置的药物。 血浆血液离心分离后，上层淡黄色液体是血浆，占重量约一半。剩余约一半是红细胞。含有蛋白质、肽、维生素和金属离子等多种化合物。淀粉样蛋白不到其重量的亿分之一。 淀粉样蛋白表示淀粉样蛋白的片段β-淀粉样蛋白开始凝集，在脑内蓄积的物质。一般认为β-淀粉样蛋白是阿尔茨海默病的主要致病物质。 关于岛津 岛津企业管理（中国）有限公司是（株）岛津制作所于1999年100%出资，在中国设立的现地法人公司，在中国全境拥有13个分公司，事业规模不断扩大。其下设有北京、上海、广州、沈阳、成都分析中心，并拥有覆盖全国30个省的销售代理商网络以及60多个技术服务站，已构筑起为广大用户提供良好服务的完整体系。本公司以“为了人类和地球的健康”为经营理念，始终致力于为用户提供更加先进的产品和更加满意的服务，为中国社会的进步贡献力量。

什么是玛瑙?玛瑙从本质上来说类石英的矿石 (silicon dioxide SiO2) 属于半宝石归类。由二氧化硅溶液侵入火山岩空洞中沉积生成，玛瑙的英文名 Agate 就是从西西里岛的一条河名 “Achates” (今 “Drillo”) 而来，最早就是在那里发现了玛瑙（蒙古人称之为马脑，而后变为中文的玛瑙）。今天包括波西米亚，巴西，西西里岛和 乌拉圭都有出产。一直到上世纪初玛瑙才首次运用为工艺材料，很快药剂师就认识到玛瑙研钵的粉碎性能好，又耐磨。同时，玛瑙材质表面非常光滑，无摩擦效应，避免了样品残留，不会造成交叉污染，比黄铜或和硬瓷的研钵都要好用。现代玛瑙材质的加工工艺由于应用了金刚石工具日益进步，而硬瓷材料逐渐失去了原来作为主要粉碎工具的显著地位。 如上所述，玛瑙实际上就是二氧化硅矿石，由于其对样品的无污染，所以在食品，生物，医药等领域作为研磨工具有着广泛的应用。其他应用例如重金属检测，染料研制（金属材料摩擦后会导致颜色变化）及膏状样品、药用软膏的制备。玛瑙耐摩擦和挤压，但是不耐冲击，所以主要用作研钵。由于其相对低密度，也可以用于球磨设备，减少撞击效应(如果长时间或高速运转则不建议使用玛瑙材质)。盘磨中如果用了玛瑙套装，机器会自动识别并降速到700rpm以避免损坏研磨套装。 玛瑙是一种天然材质，因此质量可能并不稳定。再加工前，玛瑙原料会预检是否有空洞和杂质。然而，天然材质不会像人工烧结的那样保证一定均质均相。长期的高机械强度和热压会导致玛瑙材料疲劳甚至破损。这就是为什么行星式球磨仪如果使用玛瑙研磨材质的话，最多设置到最高转速的60-70%。补充说明：热冲击如果直接倒入液氮至玛瑙罐可能会导致内应力增加而产生裂纹玛瑙物理性质◆ 硬度 (莫氏硬度): 6.5 – 7◆ 硬度 (维氏硬度): 约 1000 HV◆ 密度: 2.65 g/cm3玛瑙主要由 99.9 % 二氧化硅（石英）构成, 其余元素根据产地不同有Na-, Fe-, K-, Mn-, Mg- 和 Ca氧化物。优势/劣势◆ 无重金属污染◆ 不耐机械/热冲击◆ 传统研磨工具(接受度广)◆ 非均质均相◆ 几乎无热效应, 样品不会板结◆ 极低的能量输出应用玛瑙的莱驰设备◆ 行星式球磨仪 PM 100/200/400◆ 混合冷冻式球磨仪MM 200 / MM 400◆ 盘式研磨仪 RS 200/300XL◆ 臼式研磨仪 RM 200 应用领域如 医药，食品，生物,典型样品如 植物，香料，可可，巧克力，药品，膏，油籽，生物组织和孢子附录图片： 如有类似上图的空洞，裂缝可以提出质量疑问，申请更换 但类似上图的杂色是不属于质量问题的，无法进行更换请求

检测不及时？发现的时候已经开始死亡？动物死亡率高？你是否还在为动物疫病造成的经济损失而苦恼。究其原因是我们没有及时发现问题，提前采取措施。那么都有什么检测方式可供我们选择呢，下面一图带你了解现阶段主流的动物疫病检测方法。目前整个畜牧行业使用较多的还是传统检测和血清学检测，诊断路径为：这就大大延长了疾病窗口期，随着疾病临床表现越来越复杂，特征越来越不明显，临床诊断很容易误判，导致治疗不及时，动物发病大量死亡。那么基因检测具有其独特的优势，其一是检测速度快，其二是受环境条件的限制较小。但目前多在实验室进行检测，没有发挥出第二条优势，仍会耽误最佳治疗时间。针对这一痛点，Pangaea Super 8（速8）超快速荧光定量PCR系统可以进行现场快速检测，最快20分钟完成诊断，直接用药，极大的缩短了窗口期，及时用药治疗，减少死亡。针对动物疫病的检测，艾普拜公司提供全流程解决方案，从快速核酸提取到出检测结果，一站式解决，欢迎感兴趣的您前来咨询。

p 　　日前，环境保护部依据在线监测仪传送的实时监测数据，对山东省四家企业进行了通报，并责令地方政府核实，依法进行处罚。但记者从其中一家被通报企业——山东铁雄新沙能源有限公司了解后得知，此次处罚通报，其实是检测设备“闹罢工”导致的“环保事故”，而企业只是 “无奈躺枪”。 /p p 　　据山东铁雄新沙能源有限公司相关负责人介绍，该企业的环境保护工作实行第三方运营管理，受托方为菏泽宇洁环保科技有限公司。3月15日晚 18：00，山东铁雄新沙能源有限公司环保责任人在线检测到数据异常，较日常明显偏高，而且“高得离谱，高得不合逻辑”，随在第一时间联系宇洁环保科技有限公司，通报了相关情况。3月16日上午，宇洁环保科技有限公司对在线监测设备进行全面检查，发现二氧化硫分析仪UV灯光源出现故障，该故障会直接影响到二氧化硫数据检测数据结果。3月17日12时，更换新的仪器后，再次对铁雄新沙排放检测，检测结果达标。对于这一检测设备“闹罢工”导致的“环保事故”，铁雄新沙负责人表示，“即使企业没采取任何环保措施，检测数据也不会这么高，”此次因为检测设备“闹罢工”而被环保部通报批评，实是“无奈躺枪”。该负责人同时表示，不管有没有这次事件，企业坚持走可持续发展道路的决心从未改变，会严格按照国家环保规定开展生产经营工作，严格达标排放，并欢迎新闻媒体舆论监督。 /p p 　　针对山东铁雄新沙能源有限公司反映的情况，菏泽市环境监控信息中心业务负责人也表示，针对环保部的通报，他们对山东铁雄新沙能源有限公司在线监测实时数据超标情况进行了现场检查，结果表明3月15日到18日铁雄新沙公司监测到的超标排放实时数据确系检测设备故障导致，该中心已将运营公司设备故障报告及时上传了省、市平台。目前该设备已经维修好，检测结果显示山东铁雄新沙能源有限公司各项监测数据均符合国家环保要求。该中心负责人表示，政府将进一步加大环境保护的监测、监管力度，加大行政执法 对环境在线监测仪的使用以后将严把质量关，保证数据的真实可靠，确保环境明显改善，增强老百姓对环境改善的信心。 /p p 　　据山东铁雄新沙能源有限公司负责人表示，该公司从企业可持续发展的长远着手考虑，持续投入巨资对环保设施进行改造。早在2008年一期工程竣工时，即采取了MEA脱硫系统 2016年又再次投资1500余万元上马了中国第一套负压氨法一塔式脱硫塔，重新组合焦炉煤气净化工艺模块。运行结果显示，二级塔后硫化物小于每立方米20毫克，远远低于国家的排放标准。该公司在脱硝方面也取得了突破性进展，2015年投资6000多万元与湖北思博盈环保科技股份有限公司合作，采用中低温SCR脱硝技术研发了焦炉烟气脱硝装置，形成了具有完全自主知识产权的催化剂生产和成套脱硝装备技术。2016年初投入使用后，经过一年多的运行，系统出口烟气氮氧化物含量均低于每立方米150毫克，氮氧化物的脱除率达90%以上，不仅达到了《炼焦化学污染物排放标准 2012》要求，也为山东省2020年实施的每立方米200毫克的远期标准打好了“提前量”。日前，在第二届中国焦化行业科技大会上，该公司更凭借其技术创新荣获“焦化技术创新成果一等奖”。 /p p 　　为使脱硫脱硝环保技术惠及更多企业，该公司与山东省内多家企业签署了《烟道废气脱硫脱硝及除尘项目承包合同》，并与全国数家焦化企业就脱硝项目建设达成合作意向，让公司环保科技成果惠及更多企业，惠及广大民生。 /p p 　　“铁雄新沙坚持走绿色发展之路的决心不会改变，我们在环保科技道路上的探索、投入的步伐会越走越坚定，越走越有力。也希望我们的环保检测设备不会再出现‘闹罢工’事件。” 山东铁雄新沙能源有限公司负责人如是说。 /p

天增岁月人增寿，春满乾坤福满门。一家和气又喜气，美满幸福和团圆！恰逢正月十五元宵节巧遇坛墨直播共猜谜昨天的元宵直播没时间看？灯谜谜底没有猜出来？新产品品类没有看全？今天小编带大家一起“逛”坛墨元宵！虎年伊始，这不，坛墨就开始了新动作在直播间举行了新品发布会！实验室专用水 直播间实验水免费领纯水作为实验室广泛使用的一种溶剂水质的重要性已经越来越为实验室工作人员所关注验室工作人员所关注可以说一滴水决定实验成败趁着元宵佳节之际我们帅气的马厂长带着他的新产品走来了坛墨实验室专用水做实验 用坛墨专用水！ 设备先进 品类齐全 助力中国检测降本增效我们邀请到了生产部经理-马明辉为直播间的客户们现场讲解了实验室水的通性介绍、纯度检测指标以及实验用水的分类。为了加强用户体验，在现场更是免费赠送300瓶实验用水！马经理讲解时说到了坛墨实验室专用水，采用设备先进配置，品类齐全，希望我们的客户，做实验，用坛墨专用水！为助力中国检测行业降本增效尽一份绵薄之力！离子对试剂 在这竞争激烈的时代，坛墨也追求多元化发展，此次新品发布会坛墨质检产品开发经理张吉萍老师也来了我们的直播间，为我们带来了一系列的试剂新品：色谱溶剂、分析纯大包装溶剂，更有离子对试剂！促销活动疯狂来袭！价格昂贵的离子对试剂在直播间首次给到了45折的优惠价。元宵喜乐会，好礼送不停！新品发布完之后呢，马经理和张老师都在直播间进行了幸运大抽奖，空气炸锅，屡送不爽！由此可见，直播间的福利还真是不少啊！ 小坛小墨闹元宵 既然是元宵节怎么能少得了猜灯谜环节？小坛小墨为直播间的客户朋友们准备了灯谜和一些答题小礼物，但是礼物数量有限，一切都要靠“手速”迅速连麦啦~公众号的朋友们也可以一起来猜一猜① “下基层”打一字是什么字？② “无事横起，有事立起，上磨肩头，下磨脚底。”打一文具③ “共下小旁多一点”打一字④ “目字加两点，不作贝字猜。”打一字⑤ “园外隐约闻猿啼，星月小桥听萧声”打一节日小坛小墨2.0用直播间粉丝的名言，小坛小墨也迎来了2.0时代，小坛大师姐和小墨大师兄，首次露面就在直播间上演了新官上任三把火，铆足了劲为我们直播间的客户们带来各种优惠及福利。滤膜类产品低至2.5折，土壤质控样百元即可到手，红包雨和大抽奖一个都不少！不知道这次的直播有没有俘获你的心呢？小编我已经是看的心痒痒啦！错过本次直播的也不要气馁，关注坛墨质检公众号，下一次在我们直播间不见不散！

Science期刊封面近日，由杭州华大生命科学研究院主导，联合来自3个国家的17个单位的科学家共同组成的研究团队分析比较了蝾螈脑发育和再生过程，构建了首个蝾螈脑再生时空图谱，这也是全球首个脑再生时空图谱。9月2日，相关成果以背靠背封面文章的形式发表于国际顶级学术期刊Science。至此，短短半年内，华大时空组学与单细胞技术的相关研究成果已连续四次在《细胞》《自然》和《科学》三大顶级期刊发表，实现了大满贯。人类大脑在受伤之后，很难自行恢复，但是两栖类模式动物墨西哥钝口螈（Ambystoma mexicanum）可以。大脑再生是一个复杂的生物学过程。在这个过程中，发生了哪些关键的变化，有哪些重要的细胞参与？它们又分别行使了哪些功能？通过研究，研究团队找到了蝾螈脑再生过程中的关键神经干细胞亚群，描绘了此类干细胞亚群重构损伤神经元的过程，同时还发现脑再生与发育过程具有一定的相似性，为认知脑结构和发育过程提供助力，为神经系统的再生医学研究和治疗提供新的方向。在具体的研究中，要知道大脑是怎么再生的，研究团队先要了解大脑是如何发育来的。于是，研究团队利用堪称超广角百亿像素“生命照相机”的时空组学技术Stereo-seq，在蝾螈脑发育的6个重要时期，分别“拍摄”“照片”，这组“照片”就构成了蝾螈的脑发育时空图谱。通过它们，研究团队能够“看到”蝾螈脑在发育的过程中，各类神经元的分子特征以及空间分布动态变化。结果发现，蝾螈脑从青少年时期就开始特化出具有空间区域特征的神经干细胞亚型。那大脑受到损伤后再生的过程是如何的呢？研究团队对蝾螈脑的皮层区域进行机械损伤手术，并在损伤后的第2、5、10、15、20、30及60天，利用时空组学技术Stereo-seq对大脑样本进行“拍照”，得到各个时间点的蝾螈脑再生图集，完整记录了蝾螈大脑从损伤，到再生修复完成的过程。这就像对蝾螈大脑恢复过程定期做一个X光检查。不过，得到的片子可比X光片清晰度高多了，不只能看到大脑的形状，还能持续放大，看到大脑里的细胞，以及细胞里的分子变化状态。通过对比7个时期再生“照片”和过程中的伤口状态，研究团队发现，伤口区域在损伤早期就出现了新的神经干细胞亚群，这群重要的细胞由损伤区域附近的其他神经干细胞亚群在受到损伤刺激后转化而来，并在后续的再生过程中新生出神经元以填补损伤部位缺失的神经元。此外，虽然伤口处在修复早期便开始逐步被新生组织填充，但直到损伤后第60天，“照片”才显示损伤区域的细胞类型及空间分布恢复到了未损伤侧的状态。蝾螈脑再生时空图谱图片来源于Science最后，研究人员还对比了蝾螈脑发育和再生过程的神经元形成过程，发现这一过程在再生与发育过程中高度相似，或许脑损伤诱导了蝾螈神经干细胞逆向转化，回到发育时期的年轻化状态，以启动再生过程。论文的共同通讯作者、杭州华大生命科学研究院顾颖博士表示：“蝾螈在进化上相较于其他硬骨鱼类更高等，与哺乳动物脑结构具有更高的相似度。同时，它的基因编码序列与人类极其相似，研究蝾螈脑再生的启动机制，发现其中的关键基因，或将为人类神经系统损伤或退行性疾病的修复提供重要指导。”蝾螈脑再生过程中的关键基因，在人类的基因序列中也存在。那为什么其没有像在蝾螈脑中一样发挥再生的作用？这或许会是科学家下一步研究的课题。技术的发展让本研究的推进成为可能，“本研究主要基于华大自主研发的时空组学技术Stereo-seq进行，其达到了纳米级亚细胞分辨率，结合蝾螈细胞体积大的优势，使得研究人员可以在时空单细胞分辨率上解析蝾螈脑再生这一过程的重要细胞类型，并追踪其细胞谱系变化的空间轨迹。”论文的第一作者、杭州华大生命科学研究院魏小雨博士介绍说。“蝾螈脑发育及再生时空细胞图谱的构建，对于我们理解脑再生这一重要的生命过程、两栖类动物脑结构以及大脑结构的演化具有重要意义，为我们寻找有效的临床治疗方法，促进人类组织器官自我修复与再生提供了新的方向，也为物种进化研究提供了宝贵的数据资源。”论文的共同通讯作者、华大生命科学研究院院长徐讯表示，“未来，我们还将通过时空多组学技术去探究更多器官、更多物种的发育和再生过程，找到再生过程中的关键调控机制，助力人类再生医学的发展。”

2023年2月23日，北京大学程和平-王爱民团队在 Nature Methods 在线发表题为 Miniature three-photon microscopy maximized for scattered fluorescence collection 的文章。 文中报道了重量仅为2.17克的微型化三光子显微镜（图1），首次实现对自由行为小鼠的大脑全皮层和海马神经元功能成像，为揭示大脑深部结构中的神经机制开启了新的研究范式。 图1 小鼠佩戴微型化三光子显微镜实景图 解析脑连接图谱和功能动态图谱是我国和世界多国脑计划的一个重点研究方向，为此需要打造自由运动动物佩戴式显微成像类研究工具。2017年，北京大学程和平院士团队成功研制第一代 2.2 克微型化双光子显微镜，获取了小鼠在自由行为过程中大脑皮层神经元和神经突触活动的动态图像。2021年，该团队的第二代微型化双光子显微镜将成像视野扩大了 7.8 倍，同时具备获取大脑皮层上千个神经元功能信号的三维成像能力。 微型化三光子显微镜突破成像深度极限 海马体位于皮层和胼胝体下面，在短期记忆到长期记忆的巩固、空间记忆和情绪编码等方面起重要作用。在啮齿类动物研究模型中，海马距离脑表面深度大于一个毫米。由于大脑组织，特别是胼胝体，具有对光的高散射光学特性，所以突破成像深度极限是长期以来困扰神经科学家的一个极大的挑战。此前的微型化单光子及微型化多光子显微镜均无法实现穿透全皮层直接对海马区进行无损成像。此次，北京大学最新研发的微型化三光子显微镜一举突破了此前微型化多光子显微镜的成像深度极限：1、显微镜激发光路可以穿透整个小鼠大脑皮层和胼胝体，实现对小鼠海马CA1亚区的直接观测记录（图2）。神经元钙信号最大成像深度可达1.2 mm，血管成像深度可达1.4 mm。2、在光毒性方面，全皮层钙信号成像仅需要几个毫瓦，海马钙信号成像仅需要20至50毫瓦，大大低于组织损伤的安全阈值。因此，该款微型化三光子显微镜可以长时间、不间断连续观测神经元功能活动，且不产生明显的光漂白与光损伤。图2 微型三光子显微成像记录小鼠大脑皮层L1-L6和海马CA1的结构和功能动态。CC：胼胝体。绿色代表GCaMP6s标记的神经元荧光钙信号，洋红色代表硬脑膜、微血管和脑白质界面的三次谐波信号。 全新的光学构型设计 北京大学微型化三光子显微镜成像深度的突破得益于全新的光学构型设计。（图3）图3 微型化三光子显微镜光学构型 通过对皮层、白质和海马体建立分层散射模型进行仿真，发现荧光信号从深层组织到达脑表面时已经处于随机散射的状态，使得显微物镜荧光收集效率降低，从而极大限制了成像深度。针对这一问题，经典阿贝聚光镜结构被引入构型设计中：微型阿贝聚光镜与简化的无限远物镜密接可以提高散射光的通透效率；阿贝聚光镜与激发光路中的微型管镜部分复用，可以进一步简化结构，降低损耗。总体上，新微型化显微镜的散射荧光收集效率实现了成倍的提升。 生物应用 同时，利用微型化三光子显微镜，作者研究了小鼠顶叶皮层第六层神经元在抓取糖豆这一感觉运动过程中的编码机制：发现大约37%的神经元在抓取动作之前就开始活跃且在抓取时最活跃，大约5.6%的神经元在抓取动作之后开始活跃，说明不同神经元参与了不同阶段的编码。（图4）这一结果初步展示了微型化三光子显微镜在脑科学研究中的应用潜力。 图4 小鼠顶叶皮层第六层神经元在抓取糖豆任务中的不同反应类型北京大学未来技术学院博士后赵春竹、北京大学前沿交叉学科研究院博士研究生陈诗源、北京大学分子医学南京转化研究院研究员张立风为该论文的共同第一作者，北京大学程和平、王爱民、赵春竹为论文的共同通讯作者，北京超维景生物科技有限公司胡炎辉、李谊军、陈燕川、付强、高玉倩、江文茂、张颖也参与了此项工作的开发。该项目得到科技创新2030-“脑科学与类脑研究”重大项目、中国医学科学院医学与健康科技创新工程—脑疾病的线粒体机制研究创新单元、国家自然科学基金委、国家重大科研仪器研制专项、科技部重点研发计划等经费支持。超维景一直致力于前沿生物医学成像技术的产业转化，为推动生命科学的研究与发展提供优质的、系统化的解决方案。 经过多年的沉淀 我们即将推出自主研发的最新一代微型化三光子显微成像系统敬 请 期 待 ！Nature Methods 原文链接：https://doi.org/10.1038/s41592-023-01777-3

2023年2月23日，北京大学程和平/王爱民团队在Nature Methods在线发表题为“Miniature three-photon microscopy maximized for scattered fluorescence collection”的文章。文中报道了重量仅为2.17克的微型化三光子显微镜（图1），首次实现对自由行为小鼠的大脑全皮层和海马神经元功能成像，为揭示大脑深部结构中的神经机制开启了新的研究范式。图1 小鼠佩戴微型化三光子显微镜实景图解析脑连接图谱和功能动态图谱是我国和世界多国脑计划的一个重点研究方向，为此需要打造自由运动动物佩戴式显微成像类研究工具。2017年，北京大学程和平院士团队成功研制第一代2.2克微型化双光子显微镜，获取了小鼠在自由行为过程中大脑皮层神经元和神经突触活动的动态图像。2021年，该团队的第二代微型化双光子显微镜将成像视野扩大了7.8倍，同时具备获取大脑皮层上千个神经元功能信号的三维成像能力。此次，北京大学最新的微型化三光子显微镜一举突破了此前微型化多光子显微镜的成像深度极限：显微镜激发光路可以穿透整个小鼠大脑皮层和胼胝体，实现对小鼠海马CA1亚区的直接观测记录（图2，Video 1-2），神经元钙信号最大成像深度可达1.2 mm，血管成像深度可达1.4 mm。另外，在光毒性方面，全皮层钙信号成像仅需要几个毫瓦，海马钙信号成像仅需要20至50毫瓦，大大低于组织损伤的安全阈值。因此，该款微型三光子显微镜可以长时间不间断连续观测神经元功能活动，而不产生明显的光漂白与光损伤。图2 微型三光子显微成像记录小鼠大脑皮层L1-L6和海马CA1的结构和功能动态。CC：胼胝体。绿色代表GCaMP6s标记的神经元荧光钙信号，洋红色代表硬脑膜、微血管和脑白质界面的三次谐波信号。Video1 这是使用北大微型化三光子显微镜拍摄的小鼠大脑从大脑皮层到胼胝体再到海马CA1亚区的三维重建图。绿色代表GCaMP6s标记的神经元荧光信号，洋红色代表硬脑膜、微血管和脑白质界面的三次谐波信号。左上角显示成像深度，可以看到，激光进入大脑，以硬脑膜作为0点，向下移动z轴位移台，我们一次看到了皮层L1至L6分层的神经元胞体和微血管，之后我们看到了胼胝体致密的纤维结构。在穿过胼胝体后，我们继续向下，我们终于看到了位于海马CA1亚区的神经元胞体。Video2 左下图是小鼠佩戴着微型化三光子探头，在鼠笼(长29厘米× 17.5厘米宽× 15厘米高)中自由探索。左上图是此时小鼠佩戴的微型化三光子探头正在对深度为978 μm的海马CA1亚区神经元荧光钙信号进行成像（帧率8.35Hz，物镜后的光功率为35.9 mW）。右图展示了左上图中10个神经元的钙活动轨迹，尖峰代表钙信号发放。钙活动轨迹上移动的蓝线与小鼠自由行为视频同步。海马体位于皮层和胼胝体下面，在短期记忆到长期记忆的巩固、空间记忆和情绪编码等方面起重要作用。在啮齿类动物研究模型中，海马距离脑表面深度大于一个毫米。由于大脑组织，特别是胼胝体，具有对光的高散射光学特性，所以突破成像深度极限是长期以来困扰神经科学家的一个极大的挑战。此前的微型单光子及微型多光子显微镜均无法实现穿透全皮层直接对海马区进行无损成像。北京大学微型化三光子显微镜成像深度的突破得益于全新的光学构型设计（图3）。作者通过对皮层、白质和海马体建立分层散射模型进行仿真，发现荧光信号从深层组织到达脑表面时已经处于随机散射的状态，使得显微物镜荧光收集效率降低，从而极大限制了成像深度。针对这一问题，经典阿贝聚光镜结构被引入构型设计中：微型阿贝聚光镜与简化的无限远物镜密接可以提高散射光的通透效率；阿贝聚光镜与激发光路中的微型管镜部分复用，可以进一步简化结构，降低损耗。总体上，新微型化显微镜的散射荧光收集效率实现了成倍的提升。图3 微型化三光子显微镜光学构型同时，利用微型三光子显微镜，作者研究了小鼠顶叶皮层第六层神经元在抓取糖豆这一感觉运动过程中的编码机制：发现大约37%的神经元在抓取动作之前就开始活跃且在抓取时最活跃，大约5.6%的神经元在抓取动作之后开始活跃，说明不同神经元参与了不同阶段的编码（图4，Video 3）。这一结果初步展示了微型化三光子显微镜在脑科学研究中的应用潜力。图4 小鼠顶叶皮层第六层神经元在抓取糖豆任务中的不同反应类型Video3 左图是佩戴着微型化三光子显微镜的小鼠在0.5厘米狭缝中用手抓取糖豆吃。中间图是此时微型化三光子显微镜探头拍摄的PPC脑区皮层第6层神经元（位于650微米深度）荧光钙信号（GCaMP6s标记的神经元，帧率15.93 Hz）。右图是选取中间图中5个神经元的钙活动轨迹，其中每条绿线表示一次小鼠的抓取动作。移动的蓝色线与左图的小鼠行为视频以及中间图中的神经元活动同步。视频以正常(×1)、慢速(×0.5)和快速(×10)的速度播放，以便于查看抓取行为。北京大学未来技术学院博士后赵春竹、北京大学前沿交叉学科研究院博士研究生陈诗源、北京大学分子医学南京转化研究院研究员张立风为该论文的共同第一作者，北京大学程和平、王爱民、赵春竹为论文的共同通讯作者。原文链接：https://doi.org/10.1038/s41592-023-01777-3这是程和平院士领衔发表的又一重大微型化显微成像成果。更早之前，由程和平院士牵头研发的微型化双光子活体成像技术，被Nature Methods评为“2018年度方法”，被国家科技部评为“2017度中国十大科学进展”。该技术将传统双光子显微镜中的核心探头，都缩减在一个仅有2.2克重的微小部件中。这项自主研发的核心技术已经成功商业化生产，产品为配戴式双光子显微镜，目前已经在世界多地实现销售，被国内外科学家应用于神经科学研究的多个领域，并获得了业内知名专家学者的高度认可。

p 　　近日，华大基因在位于武汉光谷生物城的生产中心发生了一起农民工集体讨要工资事件，引发众人关注。工资讨要本应该是承包商和施工单位之间的事，华大基因在其中很可能成了替罪羊。 /p p style=" text-align:center " img alt=" " src=" https://img1.17img.cn/17img/old/NewsImags/images/20151916429.jpg" style=" width: 401px height: 255px" / /p p style=" text-align:center " img alt=" " src=" https://img1.17img.cn/17img/old/NewsImags/images/201519164226.jpg" style=" width: 401px height: 256px" / /p p 　　华大基因作为国内基因测序产业的巨头，其子公司华大科技曾拿到14亿融资，去年华大医学又获得了20亿的融资。目前，华大科技和华大医学已逐步合并，有望今年上市。 /p p 　　不过，反问一句，华大基因真的不差钱么? /p p 　　据悉，华大科技14亿中绝大部分(超过10亿)用来并购美国基因测序公司Complete Genomics(简称CG)。而华大医学融资20亿，其中大部分可能已用来偿还贷款。目前，几千人的大摊子，中国基因测序行业的领跑者，华大基因还是蛮拼的，我们要为其点赞! /p p 　　华大基因于2010年4月落户武汉光谷生物城，整体投资100亿元人民币，全面打造涉及生物医药、生物农业、生物能源、生物制造和生物环保等领域的产业化基地，项目建设完成后预计产值将达1000亿元。整体投资的100亿中，95亿元用于基因产业园建设，发展生物医药、生物农业、生物能源、生物制造和生物环保5大产业，此外，还将投资5亿元建设基因教学实践平台，预计每年输出4000名以上基因组学、蛋白组学、生物信息学、克隆与转基因等方面的人才 建立全球最大的万万亿次超算中心，支撑大规模生物信息分析，发展云计算产业。 /p p 　　目前，华大(武汉)已经形成了集测序设备及诊断试剂生产、科研测序服务、临床基因诊断为一体的全基因组产业链，将打造成集医学检验和科技服务为一体的世界级基因组测序生产基地。此外，该基地拥有Complete Genomics、Hiseq 2500、Ion Proton等数目众多的国际顶尖测序仪和质谱仪。2013年底，华大基因全球(武汉)生产中心在光谷生物城生物创新园正式投产。 /p p 　　以上信息来自投稿，只代表其个人论述，不代表测序中国观点。 /p

摘 要：本文介绍使用鲲鹏BOYI 2025电子万能材料试验机，配合500N气动双推拉伸夹具及挠性覆铜板剥离夹具，根据《IPC-TM-650试验方法手册》第2.4.9节-1. 柔性介电材料的覆盖铜的剥离强度，进行了挠性覆铜板的剥离试验的实例，通过剥离强度表征覆铜层与基材的粘合强度，试验结果表明，使用鲲鹏BOYI 2025电子万能材料试验机能够完全对应挠性覆铜板的剥离试验。 关键词：鲲鹏BOYI 2025电子万能材料试验机 挠性覆铜板 柔性介电材料 剥离试验挠性覆铜板（FPC）是以聚酰亚胺或聚酯薄膜为基材制成的一种具有高度可靠性，绝佳的可挠性印刷电路板。FPC又被称为软性电路板、挠性电路板。FPC通过在可弯曲的轻薄塑料片上，嵌入电路设计，使在窄小和有限空间中堆嵌大量精密元件，从而形成可弯曲的挠性电路。此种电路可随意弯曲、折迭重量轻，体积小，散热性好，安装方便，冲破了传统的互连技术。在柔性电路的结构中，组成的材料有绝缘薄膜、导体和粘接剂。其中胶粘剂的一个重要作用就是将绝缘薄膜与导电材料粘接在一起，粘贴的好坏将影响挠性覆铜板的可靠性以及使用寿命，所以粘合强度的测试对挠性覆铜板显得十分必要，而粘合强度则通过剥离强度表征，本应用介绍了挠性覆铜板的剥离强度试验。鲲鹏试验机配备的气动双推拉伸夹具以及挠性覆铜板剥离夹具，可以完全满足标准的要求，气动双推夹具可以快速的夹持样品，提高测试的效率；而挠性覆铜板剥离夹具则是为此类试验专门开发的，具有精度高，阻力小，角度限位准确等优势，可以确保剥离测试过程中的平稳以及角度保持，确保结果准确，除夹具外，试验机主机的高精度以及超过1000HZ的采集频率，可以完整的记录剥离过程中的所有特征数据，给用户提供准确可靠的试验数据，配合智能化的测试软件可以同时提供单试样、多试样、双坐标等各种测试曲线，让不同的用户均可以拥有良好的交互体验，为企业的研发、质量以及产品控制保驾护航。1. 实验部分1.1仪器与夹具BOYI 2025-001 电子万能试验机500N气动双推拉伸夹具挠性覆铜板剥离夹具Smartest软件1.2分析条件试验温度：室温20℃左右载荷传感器：1000N（0.5级） 加载试验速率：50.8mm/min1.3样品及处理本次试验，选取固定粘合宽度为3.00mm的试样，且铜箔表面采用专用胶带进行加强。预先将试样剥离一定距离，剥离端应保证铜箔与胶带黏贴良好，避免出现分成或边缘破损，确保在剥离过程中不会出现断裂情况，同时保证剥离端长度足够，可以被上夹具充分夹持，剥离试验要求试验机夹具夹持端始终与基板保持垂直进行剥离。2试验介绍使用BOYI 2025-001电子万能试验机进行试验，将样品的薄膜层背面通过双面胶，粘贴在剥离夹具的旋转鼓上，铜箔夹在上夹具中，二者成垂直剥离状态，如下（图1）所示。以50.8mm/min的速率进行试验。测量剥离过程中的力以及位移数据，取剥离状态过程中的平均剥离力，得到剥离力并计算剥离强度数据（表1），并生成剥离曲线(图2~3)。图1 测试系统图（主机、夹具）3.结果与结论3.1试验结果 试验后，试样剥离测试的载荷-位移曲线见（图2~3），剥离过程中，细微的力值波动信号被主机捕获，形成稳定的剥离曲线，利用测试软件，可以在在曲线上获取载荷以及位移等数据，并且获取平均剥离强度。具体试验结果如下(表1)。图2 剥离曲线图(多试样) 单试样 局部放大 图3 剥离曲线图(单试样) 图4 试样剥离状态表1.测试结果试样编号剥离强度(N/mm)1#0.912#0.913#0.964#0.925#0.95平均值0.93 从上(表1)数据以及剥离后试样状态可以看出，整个测试过程中，试样剥离状态平稳，波动非常小，无异常剥离现象， 5个试样结果平均值非常接近，最大值与最小值相差在0.2N/mm以内。从本次试验结果可以体现出鲲鹏BOYI 2025-001 电子万能试验机的高精度及高稳定性。4.结论 综上所述，鲲鹏BOYI 2025-001 电子万能试验机、500N气动双推拉伸夹具及挠性覆铜板剥离夹具，可以完全满足《IPC-TM-650试验方法手册》第2.4.9节1-柔性介电材料的覆盖铜的剥离强度标准要求，高效高质完成试验。通过高精度高采样率的测试系统，可以获得覆铜板的各项力学数据，且稳定可靠，这对于挠性覆铜板产业的技术发展非常重要，能够为企业的产品研发、品质管理，以及该行业的标准化、规范化提供数据支持与技术保障。

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外行看热闹 　　前两年听说低温冷冻电镜在测量蛋白质结构方面有大的突破，分辨率已经可以和最好的X射线晶体结构测定不相上下，而且不用再辛辛苦苦培养蛋白晶体，很可能近期会有人得诺贝尔奖之类。 　　维基百科上关于Cryo-EM的介绍链接：http://en.wikipedia.org/wiki/Cryo-electron_microscopy 　　因为研究领域不同，我对低温冷冻电镜(Cryo Electron Microscopy, Cryo-EM)完全是外行。常言道，外行看热闹，内行看门道。作为不合格的外行，我一直连热闹都没来得及去看。 　　几个月前偶然在实验室听美国Baylor医学院(Baylor College of Medicine)华裔教授Wah Chiu有关Cryo-EM病毒结构测量的报告，我才想起来去年夏天回北京中关村中科院物理所开超快光谱会的时候，有天晚上去清华大学和几个做生物学研究的几个海龟朋友聊天吃饭之后，去参观了一下清华最先进的Cryo-EM实验室，正好碰见大名鼎鼎的施一公教授在亲自学习如何操作Cryo-EM获取蛋白结构的整个流程。 　　Baylor医学院Wah Chiu教授网页链接：https://www.bcm.edu/people/view/b279d3f6-ffed-11e2-be68-080027880ca6 　　施一公当时对我说：鸿飞，抱歉今天没由来和你们一起吃饭。我平时东跑西跑，今天下午正好有整个大半天的时间，所以就来实验室学习Cryo-EM的具体操作和图像处理。现在Cryo-EM在蛋白结构测量上面越来越重要，我早就说要自己亲自把整个集体实验过程走一遍，不然的话我无法了解和帮助学生在做Cryo-EM实验和数据处理中间的具体问题。颜宁说你后天就回去，下次有时间我们或许可以多聊聊，记住向丹红问好。 　　我跟施一公并不太熟，如果大家闹哄哄地在一起吃饭，估计也没有什么好交谈的。我对他说：不用客气。做研究最重要，你先忙。 　　Wah Chiu教授报告主要是概述性的东西，看起来好像很厉害的样子。他的报告中没有太多研究细节，于是我就边听边用手机发信问颜宁是否知道Wah Chiu这个人，知不知道他的中文名，以及他的研究究竟怎么样。之后我又用手机在网上查了一下他的简历，发现他于2012年当选了美国科学院的院士，应该也不是等闲之辈。 　　听完报告之后看到颜宁回信说：老先生的名字叫做赵华，最近在清华做过报告，他的研究水平还不错。不过最近大家猜低温电镜领域近来的革命性突破应该能够得诺贝尔奖，但能够获奖的人应该是Joachim Frank和Richard Genderson，以及可能还有一个叫Glaeser的老先生。 　　我看了一下她回信的时间，大概是北京时间凌晨两点。无语。 　　内行看门道 　　我虽然对于Cryo-EM是外行，但是对于科学领域的发展过程大概是怎么回事应该还算有较多的了解。 　　听完报告后，我根据颜宁提供的信息去查看Richard Henderson，Joachim Frank以及Glaeser等人究竟是何方神圣。发现Richard Henderson是剑桥大学MRC分子生物学实验室的主任 Jochim Frank1972年在Robert M. Glaeser的UC Berkeley 研究组做博士后 而Wah Chiu于1975年从Robert M. Glaeser组获得博士学位。这帮家伙早在四十多年前的1970年代初就开始折腾低温电镜的大分子和蛋白质成像了。 　　化学家谱(Chemistry Tree)中Richard henderson信息链接：http://academictree.org/chemistry/tree.php?pid=71705 　　化学家谱(Chemistry Tree)中Jochim Frank信息链接：http://academictree.org/chemistry/tree.php?pid=82484 　　化学家谱(Chemistry Tree)中Robert M. Glaeser信息链接：http://academictree.org/chemistry/tree.php?pid=81601 　　Richard Henderson是苏格兰人，爱丁堡大学获得物理学位后，于1969年在剑桥大学分子生物学实验室获得博士学位，在美国耶鲁大学做过博士后研究之后，于1973年回到剑桥大学至今。 　　Joachim Frank原来是德国人，1970年在慕尼黑技术大学获得博士学位之后，在美国游学两年多，然后在剑桥大学卡文迪许实验室做研究助理，1975年任职于美国纽约州Albany的公共卫生实验室(Wadsworth Center)，2008年加入哥伦比亚大学生命科学系。 　　Robert M. Glaeser于1964年获得UC Berkeley的生物物理学博士学位，并在牛津大学和芝加哥大学从事量子化学的博士后研究，之后回到UC Berkeley做教授和退休教授至今。 　　Cryo-EM领域在过去四十多年里面的发展和逐渐成熟当然并不只包括Richard Henderson， Joachim Frank和Robert M.Glaeser三个小组的贡献。近期在探测器和图像处理方面更是取得了突破，使得分辨率达到X射线晶体学的水平。没有阅读更多资料之前，我也无法知道是否他们三人就一定是对该领域的贡献最大。不管如何，这是一个发展了四十多年才逐渐成熟的学科，并不是一朝一夕就取得的成功，因此了解其基本的发展过程和源流应该能够给我们了解和思考学科发展的规律有所启发和帮助。 　　在搜索相关信息的过程中，我在2007年12月的美国国家科学院院刊(PNAS)找到一篇Joachim Frank当年当选美国科学院院士之后的采访介绍(Profile of Joechim Frank). 这篇介绍中讲述了Frank的科学生涯和致力于低温电镜技术发展以及推动其在生命科学中应用的过程。看过之后觉得很有意思，值得在这里复述一下。 　　美国国家科学院院刊PNAS上关于Jochim Frank的介绍Profile of Joachim Frank链接：http://www.pnas.org/content/104/50/19668.full 　　Joachim Frank的科学旅程 　　Profile of Joachim Frank文章的开头写道： 　　If you were to look at Joachim Frank' s recent papers, you might think he had spent his entire career studying how the ribosome converts mRNA into protein. On that subject alone he has enough publications in Nature and Science to span several careers. But in fact, Frank was introduced to the ribosome only after he had become one of the world' s foremost experts in digital image analysis and electron microscopy. For his contributions to these fields, and to our understanding of the ribosome-one of the molecular machines that makes life as we know it possible-Frank was inducted into the National Academy of Sciences in 2007. (试译：如果看看Joachim Frank最近的论文，你可能会以为他的整个职业生涯都在研究ribosome如何将mRNA核糖体转换成蛋白质。尽在这个领域他已经在Science和Nature杂志上发表了足够好几辈子的论文。但事实上，Frank只是在成为世界上最重要的数字图像分析和电子显微镜专家之后才进入ribosome领域的研究。因为在这些领域的贡献，以及对ribosome这个使得我们所知的生命成为可能的分子机器的理解，Frank在2007年进入美国国家科学院。) 　　注： Frank当选美国国家科学院院士是2006年院士年会，正式加入美国国家科学院入院仪式是在2007年的院士年会。 　　文章接着介绍，Frank先在德国Freiburg大学(University of Freiburg)学习物理学，之后进入Munich大学(University of Munich)攻读硕士学位，研究内容为熔点下的金的电子衍射。通过这些研究，他产生了用电子衍射研究分子结构的想法，于是进入慕尼黑的蛋白和皮革马普研究所(Max Planck Institute for Eggwhite and Leather)跟X射线晶体学家Walter Hoppe攻读博士学位。有意思的是这个蛋白研究所是真正的蛋白或蛋清(eggwhite)，而不是所谓的蛋白质(protein)。这个研究所后来并入了生物化学马普所(Max Planck Institute for Biochemistry)。在博士论文期间他接触了电子显微镜，发表了关于如何校正和准直图像的概念和方法，论文发表在德育的光学(Optik)杂志上。 　　1970年Frank获得博士学位后获得了Harkness奖学金。凭该项资助他到任何一个美国实验室从事两年的访问研究。他到美国的第一站，是美国航空航天局(NASA)在加州理工大学的喷气动力实验室(Jet Propulsion Laboratory-JPL)。尽管JPL不是做电子显微成像的地方，但他选择JPL的目的，是去学习那里最先进的图像处理技术(image processing)。JPL之后他去了UC Berkeley的Robert Glaeser实验室，Glaeser是研究Cryo-EM的先驱。在Berkeley六个月之后他又去了纽约Albany的康奈尔大学显微成像实验室，然后他就会德国去找全职工作。因为没能在德国找到全职工作，他只好再到英国剑桥大学卡文迪许实验室去做研究助理，期限两年。 　　在剑桥大学期间，Frank从事的是电子光学(electron optics)的研究。通过他在Berkeley进行的生物样品的测量，他相信大的蛋白质的图像只能通过图像平均的方法获得。于是他开始计算能够获得足够精确度的用于图像校准和获得有用信息的最低电子剂量。通过这些工作，他推导出了关于图像对比度、分辨率和电子剂量的基本方程式。他说：&ldquo (通过计算)我们相信对于一定大小的分子，这将能行。那确实是所有事情的根子上的最基本的方程。&rdquo 1975年他还在剑桥大学的时候，他收到了纽约州Albany的公共卫生实验室(Wadsworth Center)的邀请去担任研究科学家(reserach scientist)。他说他或的这一工作的原因是因为他在Berkeley的时候写的一篇综述文章使得人们较早时候就将他的名字和电子显微技术和图像处理联系在了一起。 　　在此之后，Frank在Albany工作了30年，在那里他发展了Cryo-EM的单粒子图像重构方法(single-particle reconstruction approach)并且将其应用到ribosome的研究中。1986年纽约州立大学Albany分校成立公共卫生学院(School of Public Health)，Frank成为该学院的教授。他于2006年当选为美国国家科学院生命科学领域的院士，并于2008年成为哥伦比亚大学生命科学系教授。 　　Joachim Frank科学生涯之有趣之处 　　Frank的科学生涯中让我比较感兴趣的事儿有两件。 　　第一是他在博士毕业之后能够获得资助而比较自由地在美国最好的几个实验室游学两年。在此期间他首先选择到JPL去学习图像处理技术，这是非常有远见的选择。灵活的跨学科的学术支持对于年轻人的训练和成长很有帮助。美国和欧洲发达国家之间的这种政府或者基金会资助的比较灵活和自由的各种层次上的学术交流和往来，从19世纪末和20世纪初以来就一直未有间断。中国1949年之后这样的交流几乎完全中断了将近三十年，在改革开放以来有所恢复，但是在灵活性和自由选择方面应该说还很有待促进和加强。 　　第二是他在英国做研究助理时获得纽约州Albany的公共卫生实验室(Wadsworth Center)的邀请去担任研究科学家，并且一直在那里从事基础性的前沿研究工作三十多年。我对Wadsworth Center不太了解，但从其性质和定位来讲是一个面向公共卫生应用相关的公共研究机构。不知道国内的地方性的公共实验室什么时候能够有这种机会，能够允许自己的研究科学家在从事应用相关的研究的时候，还能从事基础性的前沿研究。 　　WadsworthCenter网站链接：http://www.wadsworth.org/docs/mission.shtml 　　人们常常说国内的科研体制缺乏研究自由。其实以我多年的研究经验来看，国内的基础性的研究机构和大学常常是在研究定位上过于自由，缺乏清楚明确的研究目标和定位，同时应用性的研究机构又非常缺乏人事、资助方式和研究方向上的灵活性，而且不同的研究机构之间比较缺少互动。这样导致的结果常常是基础研究中培养的人才不仅质量不够高，而且还比较缺乏研究目标和解决实际科学问题的兴趣 而应用研究中培养的人才比较缺乏学术和研究水准，对于实际应用研究中能够提炼出来的基础和重要的科学问题缺乏认识和感觉。要改变这种状况，需要必要的研究体系，使研究机构和主管单位自身在目标定位、资助方式、学术与人才交流等方面在具有较为明确的定位的同时还具有足够的开放性与充分的灵活性。这些问题说来话长，解决起来也并非那么容易。但如果不能改善，每年政府和社会投入的教育和研究经费，其效果自然会被大打折扣。 　　这些问题在Frank的经历中可以说是不存在的。 　　不用晶体的晶体学(Crystallography without crystals) 　　据专家说，蛋白质和大分子晶体学的前沿是不用晶体的晶体学。 　　按照Weill Cornell Medical College的神经科学教授Greg Petsko于2014年在美国化学会化学与工程新闻(C&EN News)纪念X射线晶体学发展100周年的题为《不用晶体的晶体学》(Crystallography without crystals)文章中的介绍，Cryo-EM是蛋白质晶体学研究中的一大颠覆性技术，这一颠覆性技术已经带来了非常重要的突破。而蛋白质晶体学领域的另一个正在发展的颠覆性技术则是建立在自由电子激光(free-electron laser)技术上的超快X射线晶体学。这两种技术之所以具有颠覆性，正是因为他们是不用晶体的晶体学。 　　美国化学会C&EN上Crystallography without crystals文章链接：http://cen.xraycrystals.org/essay-on-the-future-of-crystallography.html 　　正是由于了解Cryo-EM技术的逐渐成熟使其已经成为蛋白质晶体学研究中的颠覆性技术，施一公才在几年前就开始带领他在清华的结构生物学研究组迅速地进入这一领域，现在已经取得了不错的成绩。能够迅速利用新的研究工具进入新的研究领域，这对于提高国内科学研究水平本身很重要。从长远来看，国内科学研究水平的提高，应该还需要有能够产生更为原创性的研究工作，比如说，类似于Cryo-EM这样的颠覆性技术工作，的环境与机制。 　　技术和方法的领先 　　近代科学前沿的发展，多数情况下是研究方法和研究技术的发展。新的方法和研究技术，不仅包括新的概念，而更为重要的是新的研究技术和工具。在此基础上，新的应用和研究新问题才成为可能。 　　1986年诺贝尔化学奖获得者杜德利· 赫希巴赫(Dudley Herschbach)在回顾他自己的科学生涯的文章中(Annu. Rev. Phys. Chem., 51，1-39，2000.)有这样一段话： 　　In his book Imagined Worlds, Freeman Dyson asserts that newdirections in science are launched by new tools much more often than by new concepts. He says, &ldquo The effect of a concept-driven revolution is to explain old things in new ways. The effect of a tool-driven revolution is to discover new things that have to be explained.&rdquo I would add that new tools or methods often emerge from a symbiotic interaction of old tools and concepts in fresh combinations.That is a good reason for young scientists to learn something about the historical development of their field. (试译：(理论物理学家)Freeman Dyson在他的Imagined Worlds一书中宣称，科学中新的方向更多地是由新的科学研究工具而不是由新的概念所带来的。他说&ldquo 由概念所推动的革命是用新的方式解释已有的事物，而由工具所推动的革命则是去发现必须得到解释的新的事物&rdquo 。我需要补充的是新的工具或者方法是通过旧的工具和方法以崭新的方式共生相互作用而产生的。这正是年轻科学家去了解自己领域的历史发展的好的理由。 　　Dyson在Imagined Worlds一书中是这样说的(Freeman Dyson,Imagined Worlds, Harvard UniversityPress,1997. pp.49-50.)： 　　There are two kinds of scientific revolutions, those driven by new tools and those driven by new concepts. Thomas Kuhn in his famous book, The Structure of Scientific Revolutions, talked almost exclusively about concepts and hardly at all about tools. His idea of a scientific revolution is based on a single example, the revolution in theoretical physics that occurred in the 1920s with the advent of quantum mechanics. This was a prime example of a concept-driven revolution. Kuhn' s book was so brilliantly written that it became an instant classic. It misled a whole generation of students and historians of science into believing that all scientific revolutions are concept driven. The concept driven revolutions are the ones that attract the most attention and have the greatest impact on the public awareness of science, but in fact they are comparatively rare. In the last 500 years, in addition to the quantum mechanical revolution that Kuhn took as his model, we have had six major concept driven revolutions, associated with the names of Copernicus, Newton, Darwin, Maxwell, Freud, and Einstein. During the same period there have been about twenty tool-driven revolutions, not so impressive to the general public but of equal importance to the progress of science. Two prime examples of tool-driven revolutions are the Galilean revolution resulting from the use of the telescope in astronomy, and the Crick-Watson revolution resulting from the use of X ray diffraction to determine the structure of big molecules in biology.研究，大概已经快到2020年了。 　　最近从新闻上听说原来的东家中国科学院在推行所谓&ldquo 率先行动&rdquo 。&ldquo 率先行动&rdquo 究竟怎么个&ldquo 率先&rdquo 法，我不在其中，自然不知其味。不管怎么说，要真能率先，俺肯定是支持的。 　　不然的话，跟在兔子屁股后面的乌龟，除了拖住兔子的后腿，或者期待兔子在途中打瞌睡，还能有些啥想法呢? 　　注：几个月前就在考虑就这个问题写点什么，现在才拉拉杂杂地写了这些。感谢大学同学林文斌教授在一次微信聊天的时候提到上面Greg Petsko在C&EN News上的评论。 作者：王鸿飞

硫化物的分解代谢可改善缺氧性脑损伤个硫化物的分解代谢可改善缺氧性脑损伤 -哺乳动物的大脑极易遭受缺氧影响- 大脑对缺氧敏感的机制尚不完全清楚。H2S是一种抑制线粒体呼吸的气体，缺氧可以诱导H2S的积累。Eizo Marutani等人研究发现，在小鼠、大鼠和自然耐缺氧的地松鼠中，大脑对缺氧的的敏感性与SQOR的水平及分解硫化物的能力成反比。硫醌氧化还原酶（sulfide: quinone oxidoreductase , SQOR）是一种谷胱甘肽还原酶家族的膜结合黄素蛋白，为硫化物氧化解毒的一种关键酶。沉默的SQOR增加了大脑对缺氧的敏感性，而神经元特异性的SQOR表达则阻止了缺氧诱导的硫化物积累、生物能量衰竭和缺血性脑损伤。降低线粒体中SQOR的表达，不仅增加了大脑对缺氧的敏感性，也增加了心脏和肝脏对缺氧的敏感性。硫化物的药理清除维持了缺氧神经元的线粒体呼吸，并使小鼠能够抵抗缺氧。相关研究于2021年5月发表在Nature子刊Nature communications上，题为《Sulfide catabolism ameliorates hypoxic brain injury》，该研究由美国马萨诸塞州总医院以及哈佛医学院共同完成。该研究团队一开始的研究方向并不是寻找可以治疗脑卒中的靶点，他们的研究方向是「人体冬眠」，就像以往科幻电影里的那种，得了某种不治之症，然后进行冷冻或者其他技术的冬眠，等待科技进步以后，再次复苏。一开始，他们是要寻找可以对小鼠进行催眠的物质，锁定在了H2S。期初，吸入H2S的小鼠进入了一种「冬眠」状态，体温下降，无法动弹。但是，令人惊讶的是，小鼠很快就对吸入H2S的影响产生了耐受性。到了第五天，他们行动正常，不再受到H2S的影响。更有趣的现象是，研究团队发现，对H2S耐受的小鼠，对缺氧也能非常好的耐受。因而研究团队提出了SQOR基因在耐缺氧中起发挥重要作用的假设。实验方法描述所有小鼠都被饲养在12小时的昼/夜循环中，温度在20-25°C之间，湿度在40%-60%之间。 -间歇性H2S吸入- 小鼠暴露于80 ppmH2S的空气中连续5天，每天4小时。实验过程中实时监测H2S浓度和FiO2。每天在H2S吸入前后测量直肠温度，以检查H2S对体温的影响。 -CO2产生量的测量- 最后一次的吸入空气或H2S24小时后，在对照组或硫化物预处理小鼠中测量二氧化碳的产生。将小鼠放置在全身体积描记系统内，并测量二氧化碳的产量。 -小鼠的缺氧和缺氧耐受性- 为了测量缺氧耐受性，在最后一次空气或H2S吸入24小时后，将小鼠放入透明的塑料室中。然后，用低氧气体混合物以1 L/min连续冲洗腔室，以达到所需的FiO2。在缺氧暴露期间连续观察小鼠最多60 min，当小鼠出现严重痛苦迹象（扭动或发作、呼吸频率低于6/分钟和尿失禁）时，将其取出，用5%异氟烷安乐死并视为死亡。 -组织采集- 将小鼠采用异氟醚麻醉，呼吸机机械通气。用空气或缺氧气体混合物通气3 min后，将小鼠进行安乐死，开始取材。实验数据a：对照组和硫化物预处理组（SPC）小鼠的体温b：二氧化碳产生率（VCO2） c：血浆中硫化物的浓度d：血浆中的硫代硫酸盐、脑组织中的硫化物浓度f：脑组织中的硫代硫酸盐、 g：存活率h：小鼠在5% O2低氧下的VCO2i：常氧和5%低氧下，脑组织中的硫化物j：per sulfide，k NADH/NAD+比l：乳酸水平。m脑组织中的SQOR相对表达量，n、o：脑组织和心脏组织中 SQOR蛋白水平p、q：离体脑线粒体的氧气消耗速率 (OCR)r：计算得到的 ATP转换率。地松鼠的缺氧耐受性和硫胺分解代谢增强研究团队用RNA沉默SQOR，发现可增加大脑对缺氧的敏感性，而神经元特异性SQOR的表达可阻止缺氧诱导的硫化物积聚、生物能衰竭和缺血性脑损伤。SQOR可改善神经元细胞的线粒体功能降低线粒体的SQOR基因的表达，不只是大脑，而且心脏、肝脏对缺氧的敏感性都增加了。硫化物清除剂的作用通过药物清除硫化物，可维持缺氧神经元的线粒体呼吸过程，使小鼠耐受缺氧。该研究阐明了硫化物分解代谢在缺氧时能量平衡中的关键作用，并确定了缺血性脑损伤的治疗靶点。 在自然界中很多强有力的证据可以证明该研究的结论。例如，已知雌性哺乳动物比雄性哺乳动物更能抵抗缺氧，而前者的SQOR水平更高。当女性的SQOR水平被人为降低时，她们就更容易缺氧(雌激素可能是观察到的SQOR增加的原因），例如更年期。此外，一些冬眠动物，如地松鼠，对缺氧有很强的耐受性，这使得它们能够在冬季身体新陈代谢减缓的情况下生存下来。一只地松鼠的大脑比同样大小的老鼠的SQOR高出100倍。该研究的主要研究者说：“人脑的SQOR水平非常低，这意味着即使是少量的H2S积累，就可以影响神经元的健康。我们希望有一天我们研发出像SQOR一样有效的药物，这些药物可以用来治疗缺血性中风，以及心脏骤停引起的缺氧。 -塔望科技-解决方案- 全身体积描记系统小鼠放置于体积描记器内，可以实时监测呼吸，也可进行低氧干预、H2S暴露。可进行低氧耐受实验，也可监测动物的 耗氧量、CO2产生量、呼吸代谢率等。全身暴露染毒系统可以进行长期H2S暴露染毒、低氧实验等。动物能量代谢系统可以综合评估动物不同处理后的各种表型变化：进食量、进水量、进食进水模式、活动量、耗氧量、CO2产生量、呼吸代谢率等。动物低氧高氧实验系统各种常压/低压/高压下的缺氧/高氧实验。可进行恒定低氧，也可进行间歇低氧。 -相关文献- Marutani E, Morita M, Hirai S et al. "Sulfide catabolism ameliorates hypoxic brain injury".[J]. Nat Commun 12, 3108 (2021). &bull end &bull

p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 今年以来，上市公司收购新三板公司不断升温，为什么却因为收购上演了一场场闹剧？ /p p 　　对此，东北证券研究总监付立春9月19日接受大众证券报记者采访时表示，首先，并购重组本身就是一个耗时比较长、中间涉及的相关方非常多、整合难度很大的一个过程，能够非常好的起到协同作用的这种概率比较低，这是一个普遍的背景。 /p p 　　其次，上市公司和新三板之间的并购，大部分都是上市公司去收购新三板。因为上市公司一般规模体量比较大，还有非常重要的是它具有上市公司这个地位，那么可以通过增发的形式进行收购，相对来说收购难度会更低一些；同时，因为收购可以实现一个外延式的扩张，市值会实现比较大的一个增长。如果反过来，新三板公司去收购主板公司这种案例就要少一点，除了规模、行业地位等主要原因，还有就是新三板公司相比A股来说，比如收购要去增发，可能难度比较大，就是收购了上市公司以后，也可能很难完全体现在它的市值上面。 /p p 　　“但是并不是上市公司跟三板公司之间的收购重组都是趋于这种条件。”付立春表示，比如说很多上市公司它的规模、行业地位可能还不如新三板公司、或者跨行业的收购。这种情况的话就更多是凭借上市公司的一个地位、资本上的一个优势。所以这就是产生这种闹剧的另一个原因。上市公司只是凭靠自己的一个资本优势去收购新三板公司的话，在现在这种弱势市场情况下，就面临着一些问题。比如会不会有退市的风险？即便没有这些风险，可能公司的股价是下行的，而且很多公司的股价已经比指数下跌得要多多了。 /p p 　　“所以被并入的新三板公司希望得到的这个流动性也好、更高的市值也好，并没有如期的一个体现。收购里面还有些对赌条款，那么这个三板公司作为优质的资产注入进来的话，其实这个条件对三板的企业和它的控制人来说也是比较苛刻的，这样就形成了一个不对等的情况。在现在这种市场行情下面，换句话说，上市公司的这个资本优势不那么明显了，有的大大地打了折扣，所以他们之间，A股公司跟三板公司的控制人之间就容易闹矛盾，这个问题就更大了。” /p p 　　付立春表示，特别是如果在三板公司的业绩或者是资产更好的情况下，A股的整体基本面比较弱、原有的资产比较弱的情况下，那么双方的这种力量的对比、优势跟劣势的对比发生变化，就会导致这个矛盾会激化，甚至会有争夺控制权，或者是其他的一些新的矛盾出现。这样的话就导致原有的力量格局对比发生变化，那就重新再打平衡，这样矛盾就重新再激化。 /p

近日，新华社“走进中国新科技”系列专题对北京航空航天大学生物与医学工程学院樊瑜波、李德玉、汪待发联合团队所研发的近红外脑功能成像技术进行了深入报道今天，带大家走近联合团队中的汪待发副教授踏足“脑功能疾病诊疗”科技前沿汪 待 发北京航空航天大学生物与医学工程学院副教授、博士生导师从事近红外脑功能成像、脑机接口、脑功能评价、神经调控等方面研究已有20余载，作为课题组长承担国家重大科学仪器研制项目1项、国家重点研发计划1项；主持国家自然科学基金面上、青年等基金课题。发表SCI论文40余篇，申请发明专利数十项。致力于近红外脑功能成像领域的研究、研发、产业化与临床应用，研发装备已在包括301医院、宣武医院、上海华山医院、清华大学等400余家单位示范应用；支撑在Human Behaviour、Journal of Cleaner Production、NeuroImage等杂志发表SCI论文120余篇。攻克世界难题研发“戴在头上的功能核磁”大脑是人类最复杂神秘的器官，思想的萌生之地，生命的承载中枢。了解大脑的功能和运行机制，可以揭示人类学习、智慧、发育的诸多奥秘，也是治疗中风、阿尔茨海默症、抑郁症、精神分裂症等重大脑疾病的基础。人类对大脑运行机制的不断探索和深刻理解，更为新一代类脑人工智能技术的飞速发展，提供了关键的生物学理论基础。自然状态下大脑活动的高分辨成像是世界难题。目前，主流的脑功能成像方法包括功能核磁共振（fMRI）、核素成像（PET）、脑电（EEG）、近红外脑功能成像（fNIRS）等。然而，大型脑功能成像系统包括fMRI、PET体积庞大，并且患者不能有头动，不适合于自然情景；EEG相对轻便，然而其空间分辨率低，并且对于头动、电磁的干扰均非常敏感。近红外脑功能成像，为自然状态下的高分辨脑成像带来了新型技术平台，亦被称为“戴在头上的功能核磁”。它和fMRI一样，探测的是大脑氧代谢的载体（血红蛋白）的浓度变化。由于采用的光学手段，它空间分辨率高（1-3cm）、适合于各种自然状态，可以一边运动一边检测、一边说话一边检测、一边治疗一边检测，为中国上亿的脑功能障碍疾病患者的诊断、疗效评价、疗效预测、用药/干预/康复方案的指导等提供了创新性手段，这包括脑卒中神经康复、精神疾病、儿童发育障碍（孤独症谱系障碍等）及神经退行性疾病（阿尔茨海默病等）等。近红外脑功能成像原理然而，高端脑影像设备的关键技术长期被发达国家垄断。例如近红外脑功能成像设备，长期被美日等垄断，单价在数百万，但却不能解决亚洲人有黑色头发覆盖区域（顶叶、枕叶等）成像的难题，限制了脑功能检查和研究的开展。汪待发副教授，是近红外脑功能成像技术第三代的践行者。2010年博士毕业后，他来到北京航空航天大学生物与医学工程学院任教。当时，北航生医学院刚刚建院不久，立意高远，把学院科研发展聚焦在解决国家重大需求牵引的医工科学和技术上。汪待发扎根北航，攻坚近红外脑功能成像领域的难题。通过自己多年如一日的努力，以及与包括樊瑜波、李德玉等北航的血流动力学分析、高精密传感专家的不断研讨和思想碰撞，经历数百次的试验、挫折和迭代验证，他终于突破了近红外超微光探测技术，攻克了亚洲人有黑色头发的脑区（顶叶、枕叶等）的快速精准成像的世界难题。汪待发团队fNIRS产品覆盖的行业应用2016年初，依托北航校地合作平台孵化，汪待发创立了慧创医疗，立志要克服成果转化这个陌生领域的重重困难，坚定地把科研成果落实在祖国的大地上。依托科技风险投资的资金支持，汪待发领导的慧创团队与北航联合团队开展合作，充分发挥产学研合作优势，2019年研发推出了世界上首个获得医疗器械注册证的、超100通道的近红外脑功能成像装置，突破性地实现了全脑成像，实现了中国近红外脑功能成像领域自主知识产权的开创性进展。世界上首个获得医疗器械注册证的、超100通道的近红外脑功能成像装置在此基础上，将超微光技术进一步数字化，汪待发带领团队研发了世界首台获医疗器械证的便携式近红外脑功能成像设备。其平板电脑大小的身形，却具备领先于进口台式设备的成像性能，让临床和科研专家惊叹，赢得了广泛的认可。世界首台获医疗器械证的便携式近红外脑功能成像设备目前，汪待发团队所转化的近红外脑功能成像系列产品及技术，已在301、北京协和、上海华山、四川华西、清华大学、北京师范大学、香港理工大学等800余家一流临床及科研单位示范应用，开展临床检查和科学研究，并已支撑专家在以Nature Human Behaviour为代表的顶级期刊上，发表了SCI论文180余篇，在国内外形成了广泛影响。在北航原始创新的加持下，慧创医疗作为唯一一家企业起草单位，与国家药监局合作，制定了中国首个近红外脑功能成像强制性国家标准。同时，近红外脑功能成像产品NirScan，因其“高精尖”装备+原创+领先的综合属性，获评江苏省首台（套）重大装备。近红外脑成像设备支持用户发表的高水平SCI论文致力于科技成果转化解决临床应用痛点为推动近红外脑功能成像更好地解决临床痛点需求，作为医工专家，汪待发积极把自己变成“最懂临床需求的科学家”。目前，他担任了中国康复医学会脑功能检测与调控康复专业委员会常务委员、第二届中国妇幼健康研究会婴幼儿心理健康专业委员会常务委员、中国康复医学会阿尔茨海默病与认知障碍康复专业委员会青年组副组长，并担任了浙江大学医学院附属精神卫生中心（杭州市第七人民医院）特聘专家、国家药品监督管理局医疗器械技术审评中心外聘专家。作为fNIRS领域TOP科学家，他每年在全国各地完成约30余场高质量的学术讲座，与临床专家深入交流，积极推动近红外脑功能成像在临床各个领域的广泛应用。同时，在樊瑜波教授的鼓励下，依托国家医学攻关产教融合平台(医工结合)，汪待发所带领的团队，仅2023年就开展了多元化多层次的脑科学领域相关培训近20次，合计邀请了近70位脑科学及相关领域专家，合计线下培训人员超600人，线上培训超8000人。2021年，汪待发与国内顶级医院的临床专家一起，撰写了中国首个近红外脑功能成像专家共识，为该技术在临床的快速应用和发展做出了积极推动。2022年底，北航樊瑜波、李德玉、汪待发联合团队的“近红外脑功能成像系统开发及临床应用”成果获得了中国生物医学工程学会最高奖项——“黄家驷”生物医学工程奖。这一奖项的获得，体现了中国生物医学工程行业对北航近红外脑功能成像技术和系统成果的充分肯定。近红外脑功能成像系统荣获“黄家驷”生物医学工程奖证书近年来，在近红外脑功能成像技术的基础上，在国家重点研发计划的牵引下，汪待发团队瞄准了另一个脑科学世界级难题“阿尔茨海默症（老年痴呆症）治疗”。团队目前在阿尔兹海默症治疗方面已取得突破性进展，其研发的“近红外光脑功能治疗仪”目前已获批国家药品监督管理局（NMPA）医疗器械绿色通道（创新医疗器械设置特别审批通道）。这是国家药监局为具备重大创新的医疗器械开辟的一条审查极为严格的注册证快速申请通道。从2014年国家药监局正式颁布《创新医疗器械特别审批程序（试行）》的近十年来，仅批准了300余项。目前，在国家科技成果转化引导基金的支持下，团队正在和临床专家们合作，开展阿尔茨海默症治疗产品的临床试验。托举学子梦想培育医工行业未来作为年轻科学家，在承接前辈科学家的教诲和精神的同时，汪待发也已成长为带领年轻学子的领头人。汪待发一直将人才培养与国家需求紧密结合，以人民群众的生命健康为牵引，鼓励学生们“能人所不能，坚持解决临床核心痛点，做世界领先的高水平研究”，从临床实际中挖掘科学问题，并将研究成果应用到临床实际中去，扎扎实实地把科研写在祖国的大地上。汪代发与课题组硕博士生合影“要在学生最有梦想的时候好好引导他们，他们是祖国与行业的明天，要让他们放飞思想，追逐科技创新的梦想。”汪待发在科研之余还担任北航冯如书院本科生导师。作为导师，他悉心指导硕士、博士研究生近20人，攻坚脑功能疾病诊疗的难题。他将科研及转化的经验融入课堂教学，近三年担任《生理信号检测与处理实验》的负责人，不断完善课程建设，引导学生主动思考、发现问题、解决问题；作为《医学成像系统》和《生物医学成像技术》的主讲老师，带领学生认识行业内的新技术新成果，培养具有前沿视野的行业接班人。将科研与国家的重大需求做贴合攻坚中国脑功能疾病难题做世界领先的高端脑功能疾病诊疗装备和汪待发副教授一样在北航奋斗的广大教师们一直在脚踏实地、仰望星空潜心科研、矢志创新在建设科技强国人才强国的新征途中上下求索，砥砺前行！

近代自然科学发展的趋势表明，21世纪的自然科学重心将在生命科学，生命科学研究必将飞速发展。分子生物学的奠基人之一，诺贝尔奖获得者沃森宣称：&ldquo 20世纪是基因的世纪，21世纪是脑的世纪。&rdquo 。创业于1875年的岛津制作所，始终站立在科学技术的前沿，从不间断地向世间推出一个又一个尖端科学技术，为社会发展做出着贡献。在当今令人瞩目的脑功能研究领域，随处可见岛津制作所活跃的身姿，从医学生物学领域的基础研究到临床应用，再到产业应用，在广泛领域内对作为尖端学术性领域之一的脑科学实施了深入研究。 目前，作为脑功能研究的手段主要有脑电图、fMRI（功能性磁共振成像）、PET、MEG等。而fNIRS：（functional Near Infrared Spectroscopy）功能性近红外光学成像技术，是近年来日本发明的新型脑功能测量手法。它可以通过生物体穿透性高的近红外光谱对脑功能进行无侵袭性测量。其原理是通过三个特定波长的近红外光来测量大脑皮层的含氧血红蛋白和脱氧血红蛋白以及总血红蛋白的含量，从而表征大脑在接受外界刺激或思维过程中不同区域的反应和功能表达。 岛津制作所早于1980年开始了近红外光谱测量身体组织内氧动力学的研究，1991年发售了日本国内首台临床用无侵袭氧监测仪OM-100A。目前，在全世界范围内发售多通道型红外光学成像装置（FOIRE-30000系列，OMM-300系列）。 近红外光学脑成像系统可广泛应用于脑功能、脑认知领域，在医疗、教育、脑疾病康复、诊断、产业、基础研究等领域有着广泛的应用前景。岛津的近红外光谱系统，为大脑功能研究提供了极大的可能性。 我们不妨阅读以下文章，可以加深对近红外光学脑成像技术的发展和应用的了解。 《在新技术下观察大脑机能》 从血流量测量到大脑的功能分析 YOKO HOSHI是fNIRS在大脑成像中研究和开发的主要专家，现任神经学东京研究院综合神经科学研究组的主任，但是她对近红外光谱临床应用的兴趣，源自于1987年在北海道大学开始的关于监控大脑中血流量的项目。那时候，她已经加入了近红外光谱的开发者之一 &mdash &mdash Mamoru Yamura实验室，她的第一个任务是测量细胞色素C氧化酶，这种酶通过氧气供应改变氧化态。HOSHI解释说：&ldquo 我认为通过这个途径有可能来监测大脑中的氧，因为细胞色素C氧化酶的氧态是通过神经细胞中氧浓度改变的。&rdquo 近红外光用于脑功能成像的思想源于和Tamura交流中的偶然发现，Tamura作为实验室领导人，那时其研究关注在心肌方向，有一天询问Hoshi：&ldquo 如果人不能再思考，是因为大脑正经受缺乏能量的痛苦吗？&rdquo Hoshi认为可能并不是如此，她转而想通过交给学生一些问题，并同时用近红外光监测他们大脑的方法来测验这个想法。测量结果显示当他们正在思考的时候，大脑血流量增加，但当他们停止思考这些问题的时候，大脑血流量减小。 因为血红蛋白在近红外波长范围内的光吸收特性不依赖一定有氧的存在，所以她决定与其分析细胞色素c氧化酶，不如研究血液血红蛋白。Hoshi回应到：&ldquo 经过大量的技术改进和实验，我们已经撰写利用NIRS检测血红蛋白改变来测量大脑功能的相关文章。&rdquo 与岛津共同发展 不久后，来自岛津的研究人员加入了HOSHI在北海道大学的研究团队，在Tamura 和Hoshi的指导下，岛津公司着力发展一个NIRS的通用模型。终于，岛津成功开发了NIRS系统，可以对大脑和四肢进行局部测量，1991年扩展了它的第一个测量系统。随后伴随大量的设计修改和持续的改进，直到2001年岛津开始发售OMM-2001多波段fNIRS系统。这种新的设计可以测量大脑更大范围的区域，紧接着2003年新的改进版本OMM-3000面世。这些设备自此开始应用于临床研究，2006年，岛津公司看到这些应用，于2006年开发了新的设计FORIE-3000系统，此系统现在仍应用在全日本的基础大脑科学研究中。 多波段fNIRS允许病人在自然条件下活动的同时实时监测大脑功能，比如，与婴儿母亲配合可以监测婴儿的大脑，或者记录脑损伤患者在复原过程中的大脑功能。&ldquo 现在，越来越多的研究人员开始在新生儿和患者的大脑活性的研究中应用fNIRS系统，希望fNIRS能在我们获得神经网络生长机制方面有所帮助&rdquo hoshi如此说到，她同时注意到一个新发现：在脑损伤复原过程中，在正常活动中大脑某一部分减除活性，一旦损伤部位得以康复，大脑的相应部位在康复运动中不再变的活跃。 近红外光用于情绪分析 HOSHI把FOIRE-3000平台作为她最新研究项目的一部分，&ldquo 我最近的工作是当志愿者在注视可引起肯定或否定的情绪回应的图像的时候，分析其大脑机能的变化。&rdquo fMRI经常用于包括大脑的函数图像的研究中，但是，由于志愿者必须躺在狭窄的通道中，fMRI的测量系统才能执行，所以fMRI不太适合应用于实时情感分析试验中，对于志愿者姿势和行动有很少限制的实验可使用fNIRS来执行。 Hoshi解释说：&ldquo 我们的实验结果显示，当志愿者经历一个非常强烈的不愉快情绪，情绪开始3到4秒后，大脑中特定区域的血流量明显增大。&rdquo 相同实验显示愉悦的情绪可以降低大脑另一部分的血流量，这与之前报告的愉快的感觉可以降低血流量是一致的。HOSHI持续深入分析后解释说&ldquo 情绪和情感研究常常靶向大脑内部的边缘系统，但是，我们认为大脑控制认知能力的部分，诸如脑前额叶表层，同样与控制非愉快情绪有密切的关系。&rdquo 分离认知空间 Hoshi的另外一个持续项目是利用fNIRS实施眼动的联合测量，hoshi说到&ldquo 当我们试图记住某物或者试图思考的时候，我们会使眼睛偏向特定的方向，我希望能找出其原因。&rdquo 当我们全神贯注思考的时候，我们试图把眼睛投射到某一物体上，而且在相同任务下每个人凝视的方向也不同。儿童以相似的方式移动头部，但是会有更大的变化范围，随着年龄的增长，他们凝视的方向和范围会变得聚焦，&ldquo 10岁大概是明确路线形成的临界年龄。&rdquo 通过对上述现象设计方法所获得的fNIRS数据的分析，可以发现当人陷入沉思开始注视的时候，大脑的两个特定区域是活跃的。&ldquo 这两个区域中的一个是ventral premotor，当人们把注意力放在某一个物体上的时候这个区域会被激活，另外一个区域是人们从一个物体转移注意力到另外一个物体时被激活的。心理学家和信息科学家都认为认思考发生在认知空间内，在思考中注视某一物体也许反应了我们对认知空间的注意，和这个空间内从一个到另外一个信息过程转换我们的注意力。&rdquo fNIRS的更多可能 fNIRS众多优点中其中一个是它可以很方便和其它分析方法结合在一起，它也是一个非常容易使用的系统，并应用于非常多的领域，不管是工程教学，还是动物学和医药领域，尤其是令人激动的领域是脑机接口(BMI)领域。岛津已经开始实验用BMI来控制由本田公司开发的MSIMO类人机器人，在肉眼观察诸如腿脚活动等人为动作的同时，可以通过应用fNIRS来描述志愿者大脑机能特点，志愿者精神上的努力可以被实时的监测和处理，并被转化成机器人行动的信号。 Hoshi作为在基础和应用研究中，不断推进大脑图像技术深入发展的众多专家中的一员，她说到，&ldquo fNIRS提供了更多的可能，我希望科研人员在了解了fNIRS的原理和限制后，可以在自己的研究项目中可以积极运用fNIRS。&rdquo 关于岛津 岛津国际贸易（上海）有限公司是（株）岛津制作所为扩大中国事业的规模，于1999年100%出资，在中国设立的现地法人公司。 目前，岛津国际贸易（上海）有限公司在中国全境拥有12个分公司，事业规模正在不断扩大。其下设有北京、上海、广州分析中心；覆盖全国30个省的销售代理商网络；60多个技术服务站，构筑起为广大用户提供良好服务的完整体系。 岛津作为全球化的生产基地，已构筑起了不仅面向中国客户，同时也面向全世界的产品生产、供应体系，并力图构建起一个符合中国市场要求的产品生产体制。 以&ldquo 为了人类和地球的健康&rdquo 为目标，岛津人将始终致力于为用户提供更加先进的产品和更加满意的服务。 更多信息请关注岛津公司网站www.shimadzu.com.cn。

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近日，中国科学院深圳先进技术研究院（简称“深圳先进院”）成功研发国内首台高清晰磁共振兼容人脑PET功能成像仪器（命名为“SIAT bPET”），实现了我国在高端磁兼容脑PET成像仪器研发方面零的突破。“通常，PET成像仪器由于探测器的深度不确定效应，空间分辨率会随着偏离成像视野中心而变差，严重影响成像精度。”深圳先进院医工所劳特伯生物医学成像研究中心研究员杨永峰表示，他们团队研发了高三维分辨率双端读出探测器，使得该大口径成像系统达到14%的中心效率（350-750 keV能量窗），和整个成像视野好于1.4 mm的空间分辨率，两项性能指标都处于国际领先水平。 杨永峰介绍道，与国外商业磁兼容脑PET成像仪器相比，SIAT bPET的效率提高了近2倍（从7.2%到14%），平均体分辨率提高了30倍以上（从约64mm3到2mm3）。同时，SIAT bPET采用了创新的电子学和磁兼容设计，使得磁共振成像对PET成像的影响几乎可以忽略不计，PET成像对磁共振成像图像信噪比的影响小于5%，满足同时开展PET/MRI成像的尖端科研需求。 据了解，PET和MRI都是脑科学研究和脑疾病诊断的重要工具，PET的高灵敏度、高定量精度功能代谢成像和MRI的高空间分辨率、高软组织对比度解剖结构成像高度互补，PET和MRI还可以相互辅助，进一步提升各自的脑神经成像能力。PET分子成像通过测量大脑的血流、葡萄糖和氧的代谢、蛋白质的生成、药物的分布和神经递质的动力学等，探索不同脑区的功能，确定病变脑区的功能演变，对于脑疾病干预治疗策略和新药物探索具有重要意义。 “不过，目前市场上并没有高性能脑PET成像仪器。”杨永峰说，与美国脑计划项目正在资助研发的多个高性能脑PET成像仪器相比，SIAT bPET的空间分辨率和效率也处于先进水平。“高空间分辨率使得研究大脑的细微焦点脑功能区和小的核团成为可能，还可以通过降低部分容积效应来提高脑PET成像研究的定量精度；高效率除了通过提高脑PET图像的信噪来提高研究的定量精度，也为高精度研究神经递质活动和其他动态脑生化与功能活动奠定基础。” 2022年，团队成员邝忠华在国际核医学和分子影像年会与IEEE医学成像会议上口头报告了该研究成果，随即引起了广泛的国际关注。同时，该仪器也为开展基于PET功能成像的脑科学研究、老年性痴呆等疾病的早期定量诊断研究和新药开发提供了一台重要的新工具。 据悉，相关研究由基金委国家重大科研仪器研制、深圳市孔雀团队和中国科学院仪器研制团队等项目资助。 深圳先进院研制的SIAT bPET探测器系统和脑成像仪器照片SIAT bPET获得的Derenzo模体图、人脑FDG代谢图和兔子NaF骨扫描图SIAT bPET和联影uMR790 3T磁共振成像系统上同时获得的人脑PET/MRI图像关于PET：正电子发射断层扫描（PET）是一种核成像技术（也称为分子成像），可以显示体内代谢过程。PET成像的基础是该技术检测由正电子发射放射性核素（也称为放射性药物，放射性核素或放射性示踪剂）间接发射的γ射线对。将示踪剂注入生物活性分子的静脉中，通常是用于细胞能量的糖。PET系统灵敏的探测器捕获身体内部的伽马射线辐射，并使用软件绘制三角测量排放源，创建体内示踪剂浓度的三维计算机断层扫描图像。目前主要的PET系统制造商包括GE Healthcare，Philips Healthcare，Siemens Healthcare和Toshiba。PET/MRI系统的供应商包括GE，飞利浦和西门子。SPECT供应商包括通用电气，飞利浦，西门子和Digirad公司。

脑功能成像探索生命领域的奥秘 联合研究合作方美国耶鲁大学医学院Joy Hirsch教授 我想通过fNIRS这一新技术对人与人的互动进行成像，以了解我们的脑如何适应实际生活和社会活动。比如，使用fNIRS，研究人与人之间的目光接触在交流中起到什么样的作用。我们与岛津制作所具有共同的价值观，希望能够作为伙伴长期一起合作。我不打算满足现状，岛津也是如此。正因为如此，我们才是伙伴。 在不断发展的脑科学研究中，可实现脑功能可视化的功能性近红外脑成像技术（fNIRS:functional Near-Infrared Spectroscopy），作为一种在日常环境中测量大脑活动的新方法而受到关注。 功能性近红外脑成像技术能够在安全、自然的状态下进行检测，对动静的限制较少，已被广泛应用于康复研究、药物开发、医学研究、精神和神经科学等研究领域。 功能性近红外光脑成像系统LABNIRS fNIRS的检测原理 脑内产生神经活动，周边区域的血红蛋白量即发生局部变化。fNIRS能够通过照射高生物透射性的近红外光，来检测吸收波长不同的含氧血红蛋白(Oxy-Hb)和脱氧血红蛋白（Deoxy-Hb），实时动画显示由脑活动引起的相对变化。 根据每个通道的时间序列数据的二维成像，安静时（左）与手指轻触时（右）的比较（Oxy-Hb） 功能性近红外光脑成像(fNIRS)的方案伦敦大学学院(UCL)的认知神经科学研究所，使用fNIRS，检测在莎士比亚剧中演员的脑活动模型。它用于研究人类社会认知和自闭症患者之间的社会交往差异。详情请扫描下方二维访问： PC端网址：https://www.shimadzu.com/about/momentum/feature/vol10.html 参考文献: Noah, J. A., Zhang, X., Dravida, S., Ono, Y., Naples, J. A., McPartland, J. C., & Hirsch, J. (2020). Real-time eye-to-eye contact is associated with cross-brain neural coupling in angular gyrus. Frontiers in Human Neuroscience 14(19), 1-10. doi: 10.3389/fnhum.2020.00019 Zhang, X., Noah, J. A., Dravida, S., & Hirsch, J. (2020). Optimization of wavelet coherence analysis as a measure of neural synchrony during hyperscanning using functional near-infrared spectroscopy.　Neurophotonics, In Press.

大脑深部区域与基本生命功能密切相关，在各种神经疾病中均观察到深部大脑的结构和功能异常，例如帕金森病、阿尔茨海默症、抑郁症和强迫症等。但在啮齿类动物研究模型中，由于神经组织，特别是胼胝体，具有对光的高散射光学特性。如何突破成像深度极限，在自由活动动物上对距离脑表层深度＞1 mm的结构进行成像存在极大的挑战。三光子成像技术的出现将成像深度大大扩展至1500 μm，为非侵入式深脑成像带来了曙光。北京大学研发团队最新发文Nature Methods图1.文章截图Zhao, et al. (2023). Miniature three-photon microscopy maximized for scattered fluorescence collection. Nat Methods. 10.1038/s41592-023-01777-3.[1]解析脑连接图谱和功能动态图谱是我国和世界多国脑计划的一个重点研究方向，但传统的多光子显微镜进行常规脑成像通常需要将动物的头部固定在台式显微镜上，这严重限制了模式动物的自由生理状态。为此需要打造自由行为动物佩戴式显微成像类研究工具。※ 2017年，北京大学程和平院士团队成功研制第一代 2.2g微型化双光子显微镜，获取了小鼠在自由行为过程中大脑皮层神经元和神经突触活动的动态图像。※ 2021年，该团队的第二代微型化双光子显微镜将成像视野扩大了 7.8 倍，同时具备获取大脑皮层上千个神经元功能信号的三维成像能力。※ 2023年2月，北京大学程和平-王爱民团队再一次实现技术突破，将微型化探头与三光子成像技术结合，并在 Nature Methods 发表文章 “Miniature three-photon microscopy maximized for scattered fluorescence collection ”。文章报道了仅2.17g的微型化三光子显微镜，首次实现对自由行为小鼠的大脑全皮层和海马神经元功能成像，为揭示大脑深部结构中的神经机制开启了新的研究范式。图2. 小鼠佩戴微型化三光子显微镜探头SUPERNOVA-3000应运而生依托专业的研发团队和深厚的技术积淀，SUPERNOVA-3000应运而生。SUPERNOVA-3000通过高度集成化、系统化、工业化设计将微型化探头的重量控制在2.2g。搭配独有的光学设计突破微型化显微镜的成像深度极限，在全球范围内开创性构建自由行为动物深脑成像“新范式”。自由行为动物非侵入式深脑成像解决方案Go deeper利用五阶非线性效应以及穿透力更强的激发荧光（1300 nm），一举突破此前微型化多光子显微镜的成像深度极限。图3. 荧光激发示意图图4. 小鼠脑组织中散射长度的光谱分布[2]显微镜激发光路可以穿透整个小鼠大脑皮层和胼胝体，实现对小鼠海马CA1亚区形态及功能的直接观测记录。神经元钙信号最大成像深度可达1.2 mm，血管成像深度可达1.4 mm。图5. 微型三光子显微镜记录小鼠大脑皮层L1-L6和海马CA1的结构和功能动态。CC：胼胝体。绿色代表GCaMP6s标记的神经元荧光钙信号，洋红色代表硬脑膜、微血管和脑白质界面的三次谐波信号。More Freedom&bull 2.2g新型微型化探头微型化探头通过新型内嵌阿贝聚光镜复合式光学构型，体积仅2 × 1.6 × 0.9 cm3，实现飞秒激光脉冲无畸变传输、高质量激光汇聚、高效率荧光收集和激发。开创性的将三光子光学组件高度集成在一个微型化探头内。同时外壳使用超轻金属，重量仅2.2g既轻盈又坚固，搭配电动变焦模块、定制光纤、光屏蔽GaAsP PMT，保证了对自由运动小鼠深脑神经活动的高稳定性、高分辨成像。图6. 小鼠佩戴微型化三光子探头&bull 激光传导光纤--空芯光子带隙光纤系列光纤均具有准单模传输、低损耗、低非线性、低色散、高激光器损伤阈值的特点。高效率传输1300 nm飞秒脉冲激光，将空间光路转变为光纤传输，强抗弯折性能，使自由运动下观察成为可能。图7. 空芯光子带隙光纤截面和输出光斑示意图图8. 出口处激光脉冲时间剖面Less damage&bull 非侵入式手术◎ 深脑成像避免使用GRIN Lens，对小鼠大脑损伤更小，避免影响小鼠正常神经生理状态◎ 无GRIN Lens，成本更低◎ 手术便捷，成功率更高&bull 超低光毒性散射荧光增强收集系统——深脑超低功率成像SUPERNOVA-3000创新的使用微型阿贝聚光镜与无限远物镜密接提高散射光的收集效率，李斯特微型管镜复用简化结构，优化光路设计，提高荧光收集效率的同时，保证了大视场分辨率。总体上，散射荧光增强收集构型使微型化显微镜的散射荧光收集效率实现了成倍的提升，实现了在超低成像功率下对自由运动小鼠大脑深部脑区神经元活动进行实时监测。图9. 散射荧光增强收集构型基于散射荧光增强收集构型，实现全皮层钙信号成像仅需几个毫瓦，海马钙信号成像仅需要几十毫瓦，大大低于组织损伤的安全阈值。因此，SUPERNOVA-3000可以长时间、不间断连续观测神经元功能活动，且不产生明显的光漂白与光损伤。图10. AAV-hSyn-GCaMP6s病毒注射小鼠大脑不同深度脑区超低功率钙成像生物应用动物自由运动成像&bull 行为学实验下的小鼠顶叶后皮质 L6（PPC L6）的神经元钙活动（成像深度650 μm）微型化三光子显微镜可以搭配不同行为学实验的深部脑区进行单细胞级的稳定高时空分辨率成像，满足实时监测单个神经元的活动，结构变化以及不同功能神经元分类等实验需求。图11. 行为学实验下小鼠大脑PPC L6的神经元活动&bull 自由运动小鼠大脑海马CA1亚区的神经元钙活动（成像深度1.2 mm）安全激光功率下通过非侵入式手术对背侧海马CA1（深度达1.2 mm）的钙活动进行成像，监测神经元的钙活动轨迹，并与小鼠行为视频进行同步。图12. 自由运动小鼠大脑海马CA1亚区的神经元活动&bull 长时程监测自由运动小鼠大脑海马CA1亚区的神经元钙活动（成像深度978 μm）在8.35 Hz的成像速率下，进行100分钟不间断连续监测采集自由运动小鼠大脑海马CA1亚区神经元活动，钙信号瞬态特征无明显变化（平均振幅，衰减时间常数，SNR）图13. 100分钟不间断采集自由运动小鼠大脑海马CA1亚区神经元活动小鼠大脑组织3D重构国际影响--Nature Methods 发表社评图14. 文章部分截图Benjamin F. Grewe et al. Nat. Methods https://doi.org/10.1038/s41592-023-01808-z [3]3月，Nature Methods期刊邀请Benjamin F. Grewe等领域专家发表在线社评文章Deep brain imaging on the move ，特别指出微型化三光子显微镜对于深脑成像的重要意义。三光子成像则将可到达的成像深度大大扩展至1500 μm。因此，在小鼠中，微型化三光子显微镜将直接实现对整个大脑皮层及下方区域，例如海马CA1进行成像，同时保留完整的大脑皮层结构投影。随着微型化三光子显微镜SUPERNOVA-3000的出现，神经科学的研究人员将可实现对例如涉及纹状体结构的，大脑皮层及皮层下方脑区之间的神经网络进行深入研究图15. 微型化三光子显微镜SUPERNOVA-3000【参考文献】[1]Zhao, C., Chen, S., Zhang, L., Zhang, D., Wu, R., Hu, Y., Zeng, F., Li, Y., Wu, D., Yu, F., et al. (2023). Miniature three-photon microscopy maximized for scattered fluorescence collection. Nat Methods. 10.1038/s41592-023-01777-3.[2] N. G. Horton, K. Wang, D. Kobat, C. G. Clark, F. W. Wise, C. B. Schaffer, and C. Xu, Nature Photonics 7, 205- 209 (2013)[3]Lecoq, J.A., Boehringer, R., and Grewe, B.F. (2023). Deep brain imaging on the move. Nat Methods. 10.1038/s41592-023-01808-z.

核磁共振标记这个区域。 谭力海的小组发现，与对照组相比阅读障碍的儿童大脑特定的区域活性较低，这个区域对中国人的读写来说非常重要。 　　北京师范大学的神经学家臧玉峰和他的同事们开始招募儿童志愿者，进行多动综合症的研究。他们计划利用功能性磁共振成像(fMRI)探测健康儿童和患病儿童之间大脑活动的差异。为了征集测试者，大学生们在一所小学前发放传单。然而，他们最后只能空手而归：家长担心核磁共振扫描可能会伤害到自己的孩子。对此，臧玉峰表示，“脑功能性磁共振实验实在是太难进行了。” 　　尽管在中国核磁共振已经作为一种诊断工具被广泛接受，但家长们仍不愿意自己的孩子暴露在强磁场中。这方面的忧虑并不是唯一的障碍。“公众对医生的不信任与日俱增，所以MRI 研究真是越来越难做了，”北京大学第一医院的放射科医生谢晟表示。她认为原因包括病人的维权意识和媒体对治疗方法的争论。招募健康儿童的艰难已经迫使MRI研究真是越来越难做了，不得不通过罹患其它病症的儿童进行研究测试，当然这种方式可能会事与愿违。 　　“经过三十余年的使用，核磁共振被公认较X射线和正电子发射断层扫描更为安全的检测方法”，美国国家药物滥用研究所(位于美国马里兰州巴尔的摩市)的核磁共振物物理学部主任、物理学家杨一鸿表示。检测的主要危险是针对那些身体里有起搏器或在其他金属物质的人。“到目前为止数百万人已经进行过核磁共振检查，因而现在看来不太可能会有副作用，”马克斯普朗克(Max Planck)人类脑与认知科学研究所(位于德国莱比锡市)认知神经科主任阿诺威尔林格(Arno Villringer)表示。 　　这种解释对中国的病人收效甚微——甚至是一些科学家。“我不敢让我自己的孩子接受核磁共振测试，”北京大学第三医院的放射科医生韩鸿宾表示。“没有人担保绝对没有任何潜在的危险，尤其是在进行非常规磁共振扫描中会迅速提升磁场强度或使用极高场强时，”他说。 　　面对诸如此类的问题，一些研究人员尝试走某种捷径。比如，谢晟最近向《癫痫研究》(Epilepsy Research)提交了一篇关于6岁以下癫痫患儿的研究报告。不过，上个月这个期刊拒绝发表她的文章，理由是她的对比对象并非完全健康。谢晟也承认：被她列为对比对象的大多数孩子因为其它病症才做核磁共振检查。“招募真正健康的儿童参加核磁共振测试太困难了，”谢晟表示。 　　一些同行对此表示同情，并建议有时候适当地准许规范研究实践的例外情况。臧玉峰认为，在谢晟的例子里，那些没有患有癫痫之类神经系统疾病但是可能患有其它病症的孩子，是可以作为对照组的。但是，北京师范大学磁共振物理学家黄瑞旺却不这么想，他认为不录用谢晟的文章是正确的。 　　在美国招募志愿者进行地要更加顺利。“经过对功能性核磁共振的详细解释，很多家长同意让孩子参加测试，” 俄勒冈卫生科技大学(美国波特兰市)的神经学家达米安费尔(Damien Fair)表示。即使在中国，一些团体也取得了进一步的成功。香港大学脑与认知科学国家重点实验室副主任谭力海表示，他从未在科研项目招募志愿者中遇到麻烦，他的团队通过研究已经能够辨别出决定中国儿童阅读和读写障碍的大脑区域。 　　谭力海的成功令臧玉峰感到振奋，臧玉峰相信他的小组一定能够克服困难。他们将在这周结束的农历新年之后继续招募活动——臧玉峰表示这一次将竭力向父母们解释他们的研究目的。(原文标题为——中国:对核磁共振对健康的担忧阻碍脑研究)

生命科学　　Life science　　2022年8月2日，上海科技大学生命科学与技术学院杨扬团队与中国科学院自动化研究所韩华团队合作，在Cell Press细胞出版社期刊Cell Reports上以长文形式发表了题为“Fear memory-associated synaptic and mitochondrial changes revealed by deep learning-based processing of electron microscopy data”的研究论文，该研究通过对恐惧学习小鼠听觉皮层突触的三维电镜重建和大规模比较分析，探究了小鼠听觉皮层中与恐惧记忆相关的神经元突触等亚细胞结构的变化情况，并用模型分析方法揭示了突触连接模式变化引起的信息存储容量的大幅提升。　　中国科学院自动化研究所刘静助理研究员、上海科技大学生命科学与技术学院漆俊倩博士、中国科学院自动化研究所陈曦研究员和李贞辰博士生为本文的共同第一作者，杨扬研究员、韩华研究员、谢启伟教授为本文的共同通讯作者。　　大脑中的神经网络由神经元通过复杂的突触连接构成，神经元编码、处理和存储信息从根本上依赖于突触的连接模式以及在此基础之上的协调活动，解析突触的连接模式对理解大脑的结构与功能至关重要。在哺乳类动物大脑中，除了由单个轴突小结（axonal bouton）与单个树突棘（dendritic spine）形成的1-1型连接，即单位点突触连接外，大脑中的突触连接模式还包括由单个轴突小结与多个树突棘形成的1-N型连接，或多个轴突小结与单个树突棘的N-1型连接，统称为多位点突触（multiple-contact synapses，MCS）。此前，已有很多研究通过光学显微镜发现学习记忆可以改变突触的组织结构，由于突触间隙宽度仅有几十纳米（低于一般光学显微镜的衍射极限），因此在光学显微镜下观察突触结构的精细变化非常困难。与此同时，突触三维结构的光学数据获取和分析高度依赖于人工，更是极大限制了突触结构的重建数量和分析规模。　　为探究学习记忆如何促进突触多位点连接模式的形成及效果，本项研究以经典的听觉条件恐惧学习（auditory fear conditioning）为范式设置了实验组和对照组，基于大规模序列电子显微镜成像技术和深度学习识别模型，实现了电镜图像中多种亚细胞三维结构的自动提取，重构了小鼠听觉皮层135,000个线粒体和160,000个突触。实验组和对照组的大规模对比分析表明，尽管恐惧学习训练没有改变突触的空间密度与空间分布，却特异性地增加了1-N型突触的比例。进一步分析发现，绝大多数1-N型突触中的树突棘来自不同树突主干，并且这种多树突1-N型突触在神经元网络中能够起到信号广播的作用。　　为了进一步分析多树突1-N型突触的信息编码能力，本项研究建立了基于香农信息熵来计算突触信息存储容量（information storage capacity，ISC）的组合数学模型。在无新增突触的静态网络和包含新增突触的可塑性动态网络两种条件下，分别计算了引入多树突1-N型突触的ISC增量。在静态网络中，引入此类突触只是略微增加了ISC容量，而在动态可塑性网络中，此类突触将信息存储容量显著提高了50%。　　综上，基于序列电子显微镜成像技术和深度学习计算方法，研究者开发了小鼠听觉皮层亚细胞结构的三维电镜重构算法，自动重建精度可以满足大规模分析的精度需求，有效地节省了人工校验时间消耗，极大提高了分析效率。大规模电镜重构和对比分析结果在亚细胞水平揭示了学习记忆对大脑皮层突触、线粒体的组织结构和连接模式的影响，为类脑计算仿生模型的精确建模提供了结构基础和启发依据。　　图：（上左）听觉条件恐惧学习的对照组和实验组。（上右）轴突小结与树突棘替换或增加的示意图。（中左）不同突触连接模式的电镜图像及三维重构结果。1-N型突触由单个轴突小结与多个树突棘形成，N-1型突触由多个轴突小结与单个树突棘形成。（中右）不同突触连接模式示意图。绿色：树突；蓝色：轴突。（下左）密集重构揭示绝大多数1-N型突触中的树突棘来自不同树突主干。（下右）无新增突触的静态网络和包含新增突触的可塑性动态网络。　　该研究获得了国家科技创新2030重大项目、中国科学院战略性先导科技专项、国家自然科学基金、北京市科技计划的经费支持。　　作者专访　　Cell Press细胞出版社公众号特别邀请杨扬研究员、刘静博士和韩华研究员代表研究团队接受了专访，请他们为大家进一步详细解读。　　CellPress：　　过去也有基于电镜图像重构来探究突触和线粒体的研究报道，有的还完成了更大规模的密集重构。本文的方法和思路与过去的研究有何不同？　　杨扬研究员：　　电镜图像的密集重构对运算量的要求很高，工作量极大。而本文所使用的方法可以在不做密集重构的前提下，选择性识别和分割出研究者感兴趣的亚细胞结构，如本文关注的突触、线粒体，也可以推广到其他有特殊结构的细胞器。已有的突触或线粒体的自动重构算法多是像素或体素分割模型，也就是将图像中的像素或体素分类成前景或者背景。本文所使用的region-based卷积神经网络是一种实例分割网络，可端到端的完成目标实例的检测和分割。另外，针对强各向异性的序列电镜数据，本文提出一种2D到3D的重构方法，首先在2D上识别和分割亚细胞结构，随后应用3D连接算法完成3D的重构。这种方式可有效避免直接应用3D卷积神经网络带来的目标尺度在特征空间和图像空间不一致的问题。　　CellPress：　　多位点突触是一个新的概念吗？本文对此类突触的研究有何特别之处？　　杨扬研究员：　　一个突触前轴突小结与多个突触后树突棘形成的1-N多位点突触，和多个突触前轴突小结与一个突触后树突棘形成的N-1多位点突触，在过去的文献中都有过报道。但限于电镜图像人工识别的效率，过去的工作未能对这种特殊突触进行大规模的定量研究。本文通过基于机器学习的自动识别与重构算法实现了这一突破。此外，连接同一个多位点突触中的多个树突棘是来自同一根树突还是不同树突，代表了两种不同的神经元连接方式：前者仍是1对1的神经元连接，后者则是1个神经元对多个神经元的信息广播。本文通过密集重构，首次对这两类多位点突触进行了区分和定量，并发现后者在大脑皮层中，特别是学习之后占据了绝大多数，提示这种连接可能表征了大脑中突触层面的记忆痕迹。　　CellPress：　　人工智能算法在这个研究中发挥着怎样的作用？　　刘静博士、韩华研究员：　　近年来，人工智能算法已经深入应用到生命科学领域，加速甚至革新了生物学的研究进程。在连接组（Connectomics）领域，面对海量的高分辨电镜数据，借助人工智能算法绘制神经元的线路图是一个必不可少的环节。在本文中，我们设计了一套深度学习算法工具集，可以自动识别序列电镜图像中神经元、突触以及线粒体并恢复其三维形态。深度学习算法的应用大大提高了识别效率，将人从大量冗余复杂的标注工作中解放出来，加速了研究进程。　　CellPress：　　可否用简要的语言解释文中所提及的突触连接静态网络和动态网络，两者最核心的区别是什么？具有何种生物学意义？　　刘静博士、韩华研究员：　　突触连接网络是指根据神经元的几何拓扑特征来模拟突触连接模式的一种建模方式。其中，静态模型中仅考虑稳定的突触连接，假设没有新突触的形成或旧突触的消亡，本文使用信息熵定义静态网络的信息存储容量。而动态模型则将突触可塑性引入到网络中，允许新突触的形成，本文使用信息熵的增益表示新突触形成带来的信息存储容量的增加。动态模型通过模拟突触可塑性，与真实的大脑神经网络更为相似。　　CellPress：　　您认为该项研究对类脑计算有什么启发吗？　　刘静博士、韩华研究员：　　类脑智能（Brain-inspired Intelligence）本身就是通过模仿和借鉴人类神经系统的工作原理以构建新型的计算结构和智能形态。然而，目前人对大脑的生理机制还知之甚少。类脑研究的第一步就是要理解大脑，突触作为神经元连接的桥梁，是大脑中最重要的结构之一。突触的可塑性（synaptic plasticity）被认为与长时程记忆（long-term memory）有关。本文通过恐惧学习实验范式和电镜成像技术，发现了恐惧记忆能促进小鼠听觉皮层中一种特殊的1-N突触连接模式的形成，且这种连接模式大大增强了局部环路的信息编码能力。本研究中发现的这种局部神经环路信息传递模式或许能够作为一种记忆存储模块启发新型的类脑计算模型。　　作者介绍　　谢启伟 　　教授　　谢启伟，北京工业大学现代制造业基地教授　　研究兴趣、领域：数据挖掘、图像处理和复杂系统智能；应用图像处理、机器学习和深度学习等方法研究基于电镜数据的神经元重建，集中于神经元电镜图像的前处理、超体素分割、图融合后处理等方法的研究，为神经科学提供有力工具，期待从脑的结构中挖掘出智能的本源。　　韩华 　　研究员　　韩华，中国科学院自动化所研究员　　研究兴趣、领域：高通量显微成像技术产生海量影像数据，如何重构数据、分析数据、可视数据等已成为脑科学与类脑研究领域的重大挑战。我们致力于建立我国微观脑图谱的高通量技术体系和自主可控技术平台，持续突破大体块神经组织样品制备、长时程超薄切片连续收集、高通量扫描电镜三维成像、高精度神经结构三维重建等关键技术，开展多个百TB规模的微观脑图谱绘制工程，为构建类脑计算仿真提供生物真实网络和仿生建模依据。　　杨扬 　　研究员　　杨扬，上海科技大学生命科学与技术学院助理教授、研究员　　研究兴趣、领域：以条件恐惧学习和增强式学习为行为范式，使用在体双光子成像、双光子全息光遗传、电镜、电生理等技术，研究与学习记忆相关的神经环路活动性和可塑性，及神经调制系统在其中所起的作用。　　相关论文信息　　▌论文标题：　　Fear memory-associated synaptic and mitochondrial changes revealed by deep learning-based processing of electron microscopy data

2022年8月，上海科技大学生命科学与技术学院杨扬团队与中国科学院自动化研究所韩华团队合作，在Cell Press细胞出版社期刊Cell Reports上以长文形式发表了题为“Fear memory-associated synaptic and mitochondrial changes revealed by deep learning-based processing of electron microscopy data”的研究论文，该研究通过对恐惧学习小鼠听觉皮层突触的三维电镜重建和大规模比较分析，探究了小鼠听觉皮层中与恐惧记忆相关的神经元突触等亚细胞结构的变化情况，并用模型分析方法揭示了突触连接模式变化引起的信息存储容量的大幅提升。中国科学院自动化研究所刘静助理研究员、上海科技大学生命科学与技术学院漆俊倩博士、中国科学院自动化研究所陈曦研究员和李贞辰博士生为本文的共同第一作者，杨扬研究员、韩华研究员、谢启伟教授为本文的共同通讯作者。大脑中的神经网络由神经元通过复杂的突触连接构成，神经元编码、处理和存储信息从根本上依赖于突触的连接模式以及在此基础之上的协调活动，解析突触的连接模式对理解大脑的结构与功能至关重要。在哺乳类动物大脑中，除了由单个轴突小结（axonal bouton）与单个树突棘（dendritic spine）形成的1-1型连接，即单位点突触连接外，大脑中的突触连接模式还包括由单个轴突小结与多个树突棘形成的1-N型连接，或多个轴突小结与单个树突棘的N-1型连接，统称为多位点突触（multiple-contact synapses，MCS）。此前，已有很多研究通过光学显微镜发现学习记忆可以改变突触的组织结构，由于突触间隙宽度仅有几十纳米（低于一般光学显微镜的衍射极限），因此在光学显微镜下观察突触结构的精细变化非常困难。与此同时，突触三维结构的光学数据获取和分析高度依赖于人工，更是极大限制了突触结构的重建数量和分析规模。为探究学习记忆如何促进突触多位点连接模式的形成及效果，本项研究以经典的听觉条件恐惧学习（auditory fear conditioning）为范式设置了实验组和对照组，基于大规模序列电子显微镜成像技术和深度学习识别模型，实现了电镜图像中多种亚细胞三维结构的自动提取，重构了小鼠听觉皮层135,000个线粒体和160,000个突触。实验组和对照组的大规模对比分析表明，尽管恐惧学习训练没有改变突触的空间密度与空间分布，却特异性地增加了1-N型突触的比例。进一步分析发现，绝大多数1-N型突触中的树突棘来自不同树突主干，并且这种多树突1-N型突触在神经元网络中能够起到信号广播的作用。为了进一步分析多树突1-N型突触的信息编码能力，本项研究建立了基于香农信息熵来计算突触信息存储容量（information storage capacity，ISC）的组合数学模型。在无新增突触的静态网络和包含新增突触的可塑性动态网络两种条件下，分别计算了引入多树突1-N型突触的ISC增量。在静态网络中，引入此类突触只是略微增加了ISC容量，而在动态可塑性网络中，此类突触将信息存储容量显著提高了50%。综上，基于序列电子显微镜成像技术和深度学习计算方法，研究者开发了小鼠听觉皮层亚细胞结构的三维电镜重构算法，自动重建精度可以满足大规模分析的精度需求，有效地节省了人工校验时间消耗，极大提高了分析效率。大规模电镜重构和对比分析结果在亚细胞水平揭示了学习记忆对大脑皮层突触、线粒体的组织结构和连接模式的影响，为类脑计算仿生模型的精确建模提供了结构基础和启发依据。图：（上左）听觉条件恐惧学习的对照组和实验组。（上右）轴突小结与树突棘替换或增加的示意图。（中左）不同突触连接模式的电镜图像及三维重构结果。1-N型突触由单个轴突小结与多个树突棘形成，N-1型突触由多个轴突小结与单个树突棘形成。（中右）不同突触连接模式示意图。绿色：树突；蓝色：轴突。（下左）密集重构揭示绝大多数1-N型突触中的树突棘来自不同树突主干。（下右）无新增突触的静态网络和包含新增突触的可塑性动态网络。该研究获得了国家科技创新2030重大项目、中国科学院战略性先导科技专项、国家自然科学基金、北京市科技计划的经费支持。作者专访Cell Press细胞出版社公众号特别邀请杨扬研究员、刘静博士和韩华研究员代表研究团队接受了专访，请他们为大家进一步详细解读。CellPress：过去也有基于电镜图像重构来探究突触和线粒体的研究报道，有的还完成了更大规模的密集重构。本文的方法和思路与过去的研究有何不同？杨扬研究员：电镜图像的密集重构对运算量的要求很高，工作量极大。而本文所使用的方法可以在不做密集重构的前提下，选择性识别和分割出研究者感兴趣的亚细胞结构，如本文关注的突触、线粒体，也可以推广到其他有特殊结构的细胞器。已有的突触或线粒体的自动重构算法多是像素或体素分割模型，也就是将图像中的像素或体素分类成前景或者背景。本文所使用的region-based卷积神经网络是一种实例分割网络，可端到端的完成目标实例的检测和分割。另外，针对强各向异性的序列电镜数据，本文提出一种2D到3D的重构方法，首先在2D上识别和分割亚细胞结构，随后应用3D连接算法完成3D的重构。这种方式可有效避免直接应用3D卷积神经网络带来的目标尺度在特征空间和图像空间不一致的问题。CellPress：多位点突触是一个新的概念吗？本文对此类突触的研究有何特别之处？杨扬研究员：一个突触前轴突小结与多个突触后树突棘形成的1-N多位点突触，和多个突触前轴突小结与一个突触后树突棘形成的N-1多位点突触，在过去的文献中都有过报道。但限于电镜图像人工识别的效率，过去的工作未能对这种特殊突触进行大规模的定量研究。本文通过基于机器学习的自动识别与重构算法实现了这一突破。此外，连接同一个多位点突触中的多个树突棘是来自同一根树突还是不同树突，代表了两种不同的神经元连接方式：前者仍是1对1的神经元连接，后者则是1个神经元对多个神经元的信息广播。本文通过密集重构，首次对这两类多位点突触进行了区分和定量，并发现后者在大脑皮层中，特别是学习之后占据了绝大多数，提示这种连接可能表征了大脑中突触层面的记忆痕迹。CellPress：人工智能算法在这个研究中发挥着怎样的作用？刘静博士、韩华研究员：近年来，人工智能算法已经深入应用到生命科学领域，加速甚至革新了生物学的研究进程。在连接组（Connectomics）领域，面对海量的高分辨电镜数据，借助人工智能算法绘制神经元的线路图是一个必不可少的环节。在本文中，我们设计了一套深度学习算法工具集，可以自动识别序列电镜图像中神经元、突触以及线粒体并恢复其三维形态。深度学习算法的应用大大提高了识别效率，将人从大量冗余复杂的标注工作中解放出来，加速了研究进程。CellPress：可否用简要的语言解释文中所提及的突触连接静态网络和动态网络，两者最核心的区别是什么？具有何种生物学意义？刘静博士、韩华研究员：突触连接网络是指根据神经元的几何拓扑特征来模拟突触连接模式的一种建模方式。其中，静态模型中仅考虑稳定的突触连接，假设没有新突触的形成或旧突触的消亡，本文使用信息熵定义静态网络的信息存储容量。而动态模型则将突触可塑性引入到网络中，允许新突触的形成，本文使用信息熵的增益表示新突触形成带来的信息存储容量的增加。动态模型通过模拟突触可塑性，与真实的大脑神经网络更为相似。CellPress：您认为该项研究对类脑计算有什么启发吗？刘静博士、韩华研究员：类脑智能（Brain-inspired Intelligence）本身就是通过模仿和借鉴人类神经系统的工作原理以构建新型的计算结构和智能形态。然而，目前人对大脑的生理机制还知之甚少。类脑研究的第一步就是要理解大脑，突触作为神经元连接的桥梁，是大脑中最重要的结构之一。突触的可塑性（synaptic plasticity）被认为与长时程记忆（long-term memory）有关。本文通过恐惧学习实验范式和电镜成像技术，发现了恐惧记忆能促进小鼠听觉皮层中一种特殊的1-N突触连接模式的形成，且这种连接模式大大增强了局部环路的信息编码能力。本研究中发现的这种局部神经环路信息传递模式或许能够作为一种记忆存储模块启发新型的类脑计算模型。作者介绍谢启伟教授谢启伟，北京工业大学现代制造业基地教授研究兴趣、领域：数据挖掘、图像处理和复杂系统智能；应用图像处理、机器学习和深度学习等方法研究基于电镜数据的神经元重建，集中于神经元电镜图像的前处理、超体素分割、图融合后处理等方法的研究，为神经科学提供有力工具，期待从脑的结构中挖掘出智能的本源。韩华研究员韩华，中国科学院自动化所研究员研究兴趣、领域：高通量显微成像技术产生海量影像数据，如何重构数据、分析数据、可视数据等已成为脑科学与类脑研究领域的重大挑战。我们致力于建立我国微观脑图谱的高通量技术体系和自主可控技术平台，持续突破大体块神经组织样品制备、长时程超薄切片连续收集、高通量扫描电镜三维成像、高精度神经结构三维重建等关键技术，开展多个百TB规模的微观脑图谱绘制工程，为构建类脑计算仿真提供生物真实网络和仿生建模依据。杨扬研究员杨扬，上海科技大学生命科学与技术学院助理教授、研究员研究兴趣、领域：以条件恐惧学习和增强式学习为行为范式，使用在体双光子成像、双光子全息光遗传、电镜、电生理等技术，研究与学习记忆相关的神经环路活动性和可塑性，及神经调制系统在其中所起的作用。

走进浙江大学信息与电子工程学院智能传感所的百人计划研究员杨宗银的办公室，可以看到电路焊接平台上，电烙铁、电路板、各种零配件一应俱全，办公室俨然是一座实验室。杨宗银（左）指导学生做实验 王崇均/摄“回到浙大任教后，我对自己的办公室做了规划，圆了儿时的梦想。”杨宗银说，“很享受制作机械电路的过程，比打游戏有趣。”继2019年在《科学》杂志刊发世界上最小光谱仪成果后，今年3月，杨宗银作为第一作者撰写的综述，又在线发表于《科学》。该文章首次系统性总结了光谱仪微型化的技术方案和发展历程，引起国际科学界高度关注。150次失败后的成功 把心路写进实验记录本光谱仪是测量光谱线中各个波长强度的设备，可以对物质成份和结构进行测知，广泛应用于科研、生产和生活中。比如一个苹果是否成熟、含糖量如何，通过光谱仪的“火眼金睛”就能一目了然。杨宗银研制的世界上最小光谱仪，直径在一百微米以下，不到头发丝直径的一半。“这么小的尺寸很适合装进我们的手机中，将来或可通过拍摄进行食品安全和健康的监测。”他在谈及未来应用时说，“再过几个月，团队研制的微型高光谱成像样机就将面世。”这样一个比头发丝直径还小的器件，杨宗银前前后后研究了8年。攻读博士期间，杨宗银每天都是剑桥大学电子工程系实验楼最晚走的那个人，但每一次回寝前都对实验结果不甚满意。 “早起努力！” “新idea明天试一下… … 又失败了。”打开杨宗银的实验笔记，上面用英文密密麻麻写着各类实验优化的细节，但每天都有几句中文格外醒目。“刚开始做实验是非常有新鲜感的，但是失败次数越多自己也会感到很无力。”他说，于是自己便在笔记中记下实验中的灵光一闪，或者勉励的话，“每天都期待好的结果，同时又期待新的一天快快到来。”“当时就写了整整三大本笔记本。”杨宗银说，偶尔也会心灰意冷，但是内心的那份热爱总能驱使自己去找失败的原因再尝试一次。2018年8月，历时3年，历经150次失败，实验终于成功，他的论文于第二年5月投稿《科学》杂志，7月便被接受。评审专家评价这个工作是“集合了世界上最先进的材料合成工艺，配上最高超的器件制作水准、实验技巧和巧妙的算法，是一个惊艳之作。”荣誉随之而来，杨宗银获得了剑桥大学国际生全额奖学金和国家优秀自费留学特别优秀奖，还被选为剑桥大学国王学院研究员，是学院第一位华人研究员。交叉与蜕变 兴趣是最好的老师杨宗银这份愈挫愈勇的劲头，在他求学浙大期间就已经打下基础。在浙大读硕士生的杨宗银，在世界上首次“生长”出了彩虹渐变的半导体纳米线。这种材料可以发出五颜六色的光，非常漂亮。这份光亮的背后是他近一万个小时的不断试错改进的艰辛。凭着兴趣与热爱，他在浙大学习时打开了一片新天地。在机械工程学院完成本科学业时，杨宗银就把机器人、机械设计等领域的各类竞赛都参加了一遍，乐在其中，还拿过全国大学生机械创新设计大赛一等奖。浙江大学机械工程学院教授顾大强，在担任杨宗银导师期间，经常教导他“要用最巧妙的机构完成一件复杂的事情”。这种思维训练对杨宗银来说终身受益。后来杨宗银被保送到浙大光电科学与工程学院攻读硕士。他回忆道：“交叉融合的求学经历为我后来研究提供了便利条件，当面临没有现成的设备时，可以直接自己做一个。”“我从小就喜欢做点小发明，比如随着光照自动响的闹钟、光控灯，或者把家里收音机、闹钟等拆开，研究其中的机理。为此也没少挨父母批评。”杨宗银笑称。在硕士期间，杨宗银除了生长出彩虹渐变半导体纳米线，还基于这种材料开发了世界最宽光谱可调谐激光器。就像收音机不同的调台，能够听到不同的节目，不同的激光波长能够对物质进行不同层面的探测。读文献到写文献 绘制一个领域“藏宝图”现如今，传统的光谱仪由于体积庞大已经无法满足日益发展的光谱检测技术的需求，然而，减小光谱仪的分光元件或探测器尺寸将导致光谱分辨率、灵敏度及动态范围显著下降。光谱仪的微型化是目前科技界面临的一项重大技术挑战。回到浙大任职后，杨宗银的研究是将微型光谱仪进一步往应用端迈进。“光电技术终究还是要落实到百姓的实际应用中才更有意义”。其中，向全球科研探索者们展现微型光谱仪领域的“全景”也成为其工作计划之一。杨宗银认为，只是把技术原理和研究进展介绍清楚是远远不够的，还要有全局观，用一个清晰的脉络把全文串起来。一篇好的文献综述，就是认识一个领域的主心骨，是一张“藏宝图”。“我把整个领域几百篇文献捋了好几遍，了然于胸，最后像介绍老朋友一样把它们串起来讲。”杨宗银介绍，“在后续的修改中，我和另外几位合作者讨论了几十次，不厌其烦地对文章进行精雕细琢。记得我在准备文章图片的时候盯着屏幕好几天就为了不让它们有一点瑕疵。”如何用好“藏宝图”？杨宗银也有自己的独家秘籍。担任博导的他，会给新生“打样”，面对面教学生如何读文献管理文献。“每读完一篇文献后，在软件里做个标签，这样日积月累，大量的文献就能理出一个脉络，后续根据这些标签迅速找到需要的文献。”从前沿探究的坚持不懈，到带领学生探索的孜孜不倦。他还会手把手指导学生如何搭建和使用实验仪器，也乐在其中。“如果说，科研的成就感在于做出独创的贡献和价值，”杨宗银说，“那么带学生就是自我价值的延伸。”