科大全球首创清醒小鼠高分辨率脑成像 学者：为神经科学研究辟新路径
发布时间：07:00 2025-11-10 HKT
科学家一直致力利用脑成像技术探索人类大脑的运作，常见研究方法是扫描基因和生理结构与人类相似的小鼠的脑部。香港科技大学工学院的团队近期成功开发全球首创的技术，能以近乎无创方式，对清醒状态下的实验小鼠大脑进行高分辨率图像扫描，直接观察其大脑在自然运作状态下的组织活动。领导团队的科大学者瞿佳男向本报表示，相信新技术将为神经科学研究开辟全新路径，目前团队已与多名专家合作使用该技术展开研究。
测量速度提升逾10倍
科大工学院电子及计算机工程学系教授瞿佳男接受访问时表示，大脑作为人体最重要的器官，如希望理解大脑的功能及各种脑疾病，需要对一个正在运作的活体大脑进行成像实验，但目前技术的分辨率不足，导致看不清大脑内的细节和工作机制，「如要看到细节、每一个神经元的互动，分辨率必须达到头发丝的十分之一到百分之一」。
现代医学研究使用小鼠作研究对象相当常见，故常被用作实验模型，用以研究神经系统疾病和癌症的疗法，以及疫苗效用等。然而，瞿佳男指出，小鼠自然活动时会导致扫描图像模糊，如进行麻醉后进行实验，其效果远不如牠们于清醒状态时理想。
瞿佳男的团队早于2022年已发表「类比锁相相位检测焦点感测与整形」（ALPHA-FSS）技术，利用三光子显微镜，能以亚细胞级解析度观测脑部深层组织。不过，他直言，其焦点测量速度仍不足以清晰捕捉清醒小鼠大脑组织的活动状况，小鼠颅骨的厚度和密度亦会显著吸收和散射进入大脑的光线，导致成像效果不佳。
助更准确检验药物成效
为应对这些挑战，瞿佳男的团队在ALPHA-FSS技术上，再开发出「数字复用焦点感测与整形」（MD-FSS）技术，透过提升「点扩散函数」的测量速度，引导多束空间分离的弱雷射光与强雷射光在大脑中同步运作，产生非线性干涉效应；同时采用先进的「数位相位解调」技术，从高杂讯背景中精确提取微弱讯号，并行解码，令测量时间得以缩短至0.1秒以内，较原有技术的速度提升10倍以上，且可实时追踪大脑动态，提供更清晰和更精确的图像。
瞿佳男续称，团队将MD-FSS技术与多光子显微镜并用，构建出「自适应光学多光子显微技术」，能穿过完整小鼠颅骨并展示高分辨率活体成像，且过程不会损害实验对象的脑组织。他相信这种技术的潜力巨大，例如有助更准确观察小鼠服药后对活体大脑造成的影响，以检验药物是否有效。
目前团队已与3名科学家循不同方向运用这技术，包括与科大校长叶玉如一同探讨40Hz伽玛波刺激阿兹海默症患者的效果，联同科大生命科学部讲座教授卜国军研究年轻血液对老年人大脑带来的影响等。团队亦计划引入人工智能技术，协助将系统调整自动化，减轻使用难度。
记者 欧文瀚
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