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  光明日报北京8月25日电（记者晋浩天）在人类探究科学奥妙的征途中，最深邃、最杂乱的范畴不只有遥不行及的星河，还有近在咫尺的大脑。这座由数百亿神经元和数百万亿突触交错而成的“小世界”，怎么在其天然运作的状态下被明晰观测，一直是科学家面对的巨大应战。近来，由北京大学程平和院士与王爱民教授团队联手北京信息科技大学吴润龙教授团队所获得的打破，正为这个世界级难题供给了一把钥匙他们成功研发出仅重2.6克的多色微型化双光子显微镜，初次完结自在活动小鼠高分辨率的深脑双光子五颜六色成像，为大脑打开了一扇“五颜六色视窗”。这项效果日前发表于世界学术期刊《天然办法》，并获同期研讨简报特别推介。

  记者了解到，自2014年程平和牵头国家严重科研仪器研发项目以来，团队先后完结四次技能迭代。从2017年第一代仅重2.2克、初次完结自在活动动物突触水平成像的微型显微镜，到2021年第二代视界扩展7.8倍并完结三维成像，再到2023年第三代凭借三光子成像穿透至深脑海马区每一步都凝聚着跨学科协作的才智与坚持。

  而最新面世的第四代体系，更是在多色激起、深脑成像与多标准观测三个维度齐头并进，完结了标志性的技能打破。其间，团队成功研发出700至1060纳米超宽带反谐振空芯光纤，一举处理了传统带隙空心光子晶体光纤仅支撑单色激光的约束。这项改造使得多波长飞秒脉冲激光得以低损耗、低色散地传输，从而为一起观测多种细胞功用结构奠定了物理根底。

  正如吴润龙所说：“这相当于在给大脑五颜六色直播神经元与细胞器的动态活动。”在阿尔茨海默病模型小鼠试验中，团队成功同步捕获了神经元钙信号、线粒体钙信号和淀粉样斑块堆积的三色印象，并发现疾病前期的线粒体钙动力学反常这不只展现了仪器强壮的功用，更表现了其在提醒神经疾病机制方面的巨大潜力。

  在深脑成像方面，新一代显微镜相同完结跨越式发展。吴润龙介绍，经过精密光学规划与体系级的像差校对，团队将成像深度推动至850微米皮层区域，比此前微型双光子显微镜的深度提升了三倍以上，使得观测自在活动动物大脑深层结构中的神经活动不再是愿望。

  更令人称道的，是该体系在成像标准上的无缝切换才能。团队立异规划了三款可快速替换的齐焦物镜，别离适用于高分辨率精密成像、大视场观测和高性能信号搜集。小组成员演示时仅用30秒便完结物镜替换，屏幕上实时印象立刻由“精微特写”转变为“广角全景”，真实的完结了“换物镜如拧螺钉”般快捷高效的多标准观测。

  程平和说，多年来，多色荧光符号无创深脑成像才能只能在大型台式设备上完结，团队初次处理了微型化双光子显微镜多色激起成像的难题，为研讨大脑杂乱网络带来打破性发展。未来，该技能将在了解脑认知原理、脑疾病机制研讨、神经药物评价以及脑机接口等范畴具有广泛应用远景。