據發表在最新一期《光學》期刊上的論文，美國加州大學戴維斯分校研究人員開發了一種新型雙光子熒光顯微鏡，能以細胞分辨率高速拍攝神經活動。相較于傳統的雙光子顯微鏡，這種新方法成像速度更快，對腦組織的損害也更小，可更加清晰地觀察到神經元實時通信的情況，有助于深入了解大腦功能和神經性疾病。
雙光子顯微鏡通過在整個樣本區域掃描一個小光點來激發熒光，并逐點收集產生的信號，從而能深入小鼠大腦組織進行成像。這個過程會重復進行，以捕捉每個成像幀。盡管雙光子顯微鏡能提供詳細的圖像，但其速度較慢，且可能對腦組織造成損傷。
新顯微鏡采用了一種新的自適應采樣方案，并用線照明取代了傳統的點照明。這種方案能對小鼠大腦皮層中的神經活動進行活體成像，成像速度比傳統雙光子顯微鏡快10倍，同時能將大腦上的激光功率降低十分之一甚至更多。
研究人員使用新顯微鏡來拍攝活體小鼠腦組織中的鈣信號（神經活動的指標）。該系統以198赫茲的速度捕捉這些信號，比傳統的雙光子顯微鏡快得多，并能監測到以往成像方法會錯過的快速神經元事件。
研究還表明，自適應線激發技術與先進的算法相結合，可分辨出單個神經元的活動。這對于準確解釋復雜的神經交互、理解大腦功能結構至關重要。
研究人員表示，新顯微鏡提供了一種能夠實時觀察神經活動的工具，可用于研究疾病最早階段病理，有助于更好地理解神經性疾病，如阿爾茨海默病、帕金森病和癲癇。該技術還可與光束復用和遠程聚焦技術相結合，進一步提高成像速度或實現三維成像。
