科大全球首創清醒小鼠高分辨率腦成像 學者：為神經科學研究闢新路徑
發佈時間：07:00 2025-11-10 HKT
科學家一直致力利用腦成像技術探索人類大腦的運作，常見研究方法是掃描基因和生理結構與人類相似的小鼠的腦部。香港科技大學工學院的團隊近期成功開發全球首創的技術，能以近乎無創方式，對清醒狀態下的實驗小鼠大腦進行高分辨率圖像掃描，直接觀察其大腦在自然運作狀態下的組織活動。領導團隊的科大學者瞿佳男向本報表示，相信新技術將為神經科學研究開闢全新路徑，目前團隊已與多名專家合作使用該技術展開研究。
測量速度提升逾10倍
科大工學院電子及計算機工程學系教授瞿佳男接受訪問時表示，大腦作為人體最重要的器官，如希望理解大腦的功能及各種腦疾病，需要對一個正在運作的活體大腦進行成像實驗，但目前技術的分辨率不足，導致看不清大腦內的細節和工作機制，「如要看到細節、每一個神經元的互動，分辨率必須達到頭髮絲的十分之一到百分之一」。
現代醫學研究使用小鼠作研究對象相當常見，故常被用作實驗模型，用以研究神經系統疾病和癌症的療法，以及疫苗效用等。然而，瞿佳男指出，小鼠自然活動時會導致掃描圖像模糊，如進行麻醉後進行實驗，其效果遠不如牠們於清醒狀態時理想。
瞿佳男的團隊早於2022年已發表「類比鎖相相位檢測焦點感測與整形」（ALPHA-FSS）技術，利用三光子顯微鏡，能以亞細胞級解析度觀測腦部深層組織。不過，他直言，其焦點測量速度仍不足以清晰捕捉清醒小鼠大腦組織的活動狀況，小鼠顱骨的厚度和密度亦會顯著吸收和散射進入大腦的光線，導致成像效果不佳。
助更準確檢驗藥物成效
為應對這些挑戰，瞿佳男的團隊在ALPHA-FSS技術上，再開發出「數字復用焦點感測與整形」（MD-FSS）技術，透過提升「點擴散函數」的測量速度，引導多束空間分離的弱雷射光與強雷射光在大腦中同步運作，產生非線性干涉效應；同時採用先進的「數位相位解調」技術，從高雜訊背景中精確提取微弱訊號，並行解碼，令測量時間得以縮短至0.1秒以內，較原有技術的速度提升10倍以上，且可實時追蹤大腦動態，提供更清晰和更精確的圖像。
瞿佳男續稱，團隊將MD-FSS技術與多光子顯微鏡併用，構建出「自適應光學多光子顯微技術」，能穿過完整小鼠顱骨並展示高分辨率活體成像，且過程不會損害實驗對象的腦組織。他相信這種技術的潛力巨大，例如有助更準確觀察小鼠服藥後對活體大腦造成的影響，以檢驗藥物是否有效。
目前團隊已與3名科學家循不同方向運用這技術，包括與科大校長葉玉如一同探討40Hz伽瑪電波刺激阿茲海默症患者的效果，聯同科大生命科學部講座教授卜國軍研究年輕血液對老年人大腦帶來的影響等。團隊亦計劃引入人工智能技術，協助將系統調整自動化，減輕使用難度。
記者 歐文瀚
延伸閱讀：
