圖：實驗小鼠佩戴四個TINIscope顯微鏡實物圖
近日，中國科學技術大學、中國科學院深圳先進技術研究院腦疾病與腦認知研究所/深港腦科學創新研究院畢國強課題組和深圳理工大學（籌）周鵬程課題組合作，開發了目前世界上最輕的僅0.43克重的超緊湊頭戴式熒光顯微鏡TINIscope，並在自由活動的小鼠身上實現了對4個海馬亞區神經元鈣活動的同步成像。
該顯微鏡為神經科學家提供了一種重要的新型研究手段，可以用於探索動物在感知、認知和行為等方面神經元級別的跨腦區協調作用。相關研究近日發表於《國家科學評論》。
論文截圖
傳統的頭戴式設備重量大約為2克，在小鼠等小動物頭上植入4個設備會因為較大負重而影響其正常自由活動。在該研究中，研究人員採用具備串行輸出功能且尺寸更小的圖像傳感器（CMOS）晶片，取消了序列化器晶片的使用，最大程度地減少了頭戴部分的額外電路功能，並解決了信號傳輸方面的問題。
在光路方面，頭戴式設備的熒光激發光路（LED側）和採集光路（CMOS側）通常為垂直排列，傳統設備中尺寸較大的CMOS側位於豎直方向，但小鼠頭部空間有限，無法同時放置4個設備。研究人員改變了TINIscope的光路設計，使其更易在頭部排布。此外，TINIscope在安裝時更易調節角度，可實現最小間距為1.2毫米的兩個腦區的同步成像，基本上實現了任意4個目標腦區的同步記錄。研究人員還開發了換向裝置和完整實驗採集系統，解決了動物在自由活動時的電纜纏繞的問題。
此外，研究人員對小鼠4個海馬亞區的神經元進行鈣濃度指示蛋白標記，並利用TINIscope進行4腦區同步成像，驗證了設備採集的數據的可靠性。通過定量行為分析，佩戴4個設備並沒有對小鼠的自由活動產生明顯影響。研究人員分別在T迷宮和曠場環境中記錄了小鼠4個海馬亞區的神經元活動，發現約25%的神經元亞群具有空間調製特性。
