科技日报记者 罗云鹏
7月23日，中国科学院深圳先进技术研究院医学成像科学与技术系统全国重点实验室郑海荣院士、刘成波研究员和郑炜研究员团队成功研制出高速大视野光声/荧光多模态显微成像仪器（LiTA-HM），实现对活体小鼠全脑皮层范围内神经元活动和微细血管同步、动态、高清成像，为非侵入式脑机接口的发展提供新的信息采集范式。相关研究成果发表在《科学进展》上。
神经血管耦合是指大脑中神经元活动时，邻近血管会通过扩张增加血流量，以满足神经元活动能量需求。这种机制不仅是维持大脑正常功能的基础，也对理解脑功能和开发脑机接口至关重要。
然而，传统大脑神经血管耦合研究技术如磁共振成像、脑电图、激光散斑成像等，因探测范围小或时空分辨率不足，难以实现全脑尺度神经元与血管活动实时高精度观测。
据悉，LiTA-HM在硬件层面实现双模态图像同步获取与精确配准，并解决传统多模态系统在成像视野、分辨率与成像速度之间相互制约的问题。LiTA-HM具备6微米的空间分辨率、6毫米×5毫米成像视野、每秒1.25帧成像速度，在成像速度相近的情况下，成像视野较此前研发的新一代头戴式显微成像技术提升数百倍，为开展神经血管耦合机制研究提供可能，也为脑机接口研究提供更加全面的信息。
基于LiTA-HM，研究团队探索其在脑科学研究与应用中的潜力。在癫痫小鼠模型中，该仪器成功捕捉到小鼠全脑视野下的扩散性抑制波传播过程，发现神经元的动态变化与脑血管血液变化高度相关，为癫痫病灶定位和发作预测提供新思路。同时，研究团队在小鼠缺氧与麻醉状态下神经血管耦合研究中发现，小鼠缺氧时，其神经元活动滞后于血管氧气浓度变化，麻醉状态时则两者同步变化。这些发现为理解不同病理状态下的大脑调控机制提供了重要依据。
《科学进展》副主编、美国杜克大学教授姚俊杰在同期发表的评论文章中表示，LiTA-HM将神经活动与血管生理融于同一影像，具备空间广度与时间精度，为破译大脑最基础的神经血管协作机制提供了可能。
