美国科罗拉多大学安舒茨分校和博尔德分校研究团队开发出一款名为Opto2P FCM的微型显微镜，能让科学家在观测动物自由活动时，实时观察并精确控制其单个脑细胞。这一成果有望加速对大脑行为控制机制的研究，并加深对神经系统疾病的理解。相关论文发表于最新一期《光学》杂志。
要真正理解大脑如何工作，不仅需要观察神经元放电，更要能选择性激活特定脑细胞，看清神经回路其他部分的反应。这款新型头戴式显微镜轻巧灵便，将高分辨率脑成像与基于光的靶向刺激融为一体。它既能更深入穿透大脑，获取更清晰的图像，还能利用光遗传技术，精准激发特定神经元。这让研究人员可以一边监测，一边操控神经元活动，以前所未有的视角研究神经回路的功能和运行情况。
长期以来，双光子显微镜一直是活体脑组织精细成像的金标准。但它通常要求观察目标保持静止，这大大限制了科学家探索大脑在日常活动中的运作。已有微型显微镜虽能部分解决这一难题，却往往以牺牲图像质量或丧失精确刺激单个神经元的能力为代价。
此次的新进展，通过一种巧妙的双通路光学设计，打破了这些局限。其中一条通路专攻清晰、高分辨率的成像；另一条则负责投射出图案精准的光，在不干扰成像的前提下，激活选定的神经元。这两项功能彼此独立，各自都能被优化到极致，从而带来了比以往更清晰、更精准的微型成像与控制系统。
该平台可帮助科学家探究特定的神经元集群如何协作产生行为，为研究阿尔茨海默病、帕金森病和癫痫等脑回路中断相关疾病提供了重要工具。在同一实验中观察并操控单个神经元，有助于揭示健康脑回路如何运作，以及疾病如何使之改变。