“從幼兒園開(kāi)始讀博士”——微型化雙光子顯微鏡研制十年路

2023-04-20 18:06:11 來(lái)源: 科技日?qǐng)?bào) 作者: 金鳳 趙英淑 滕繼濮 林莉君

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科技日?qǐng)?bào)記者 金鳳 策劃 趙英淑 滕繼濮 林莉君

今年2月上旬,神舟十五號(hào)航天員乘組使用空間站雙光子顯微鏡,開(kāi)展在軌驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)任務(wù)并取得成功。這是目前已知的世界首次在航天飛行過(guò)程中,使用雙光子顯微鏡獲取航天員皮膚表皮及真皮淺層的三維圖像。

在南京腦觀(guān)象臺(tái)投入使用的微型化雙光子顯微鏡成像系統(tǒng)。

“第三次雙光子顯微鏡測(cè)試順利結(jié)束!”

“無(wú)比完美!”

“這一次的曲線(xiàn)如此絲滑!”

……

4月1日上午,中國(guó)科學(xué)院院士、北京大學(xué)未來(lái)技術(shù)學(xué)院教授程和平的微信對(duì)話(huà)框,被同事們發(fā)來(lái)的這些評(píng)論不斷刷新。而在中國(guó)航天員科研訓(xùn)練中心內(nèi),掌聲此起彼伏。讓大家歡欣鼓舞的,是中國(guó)空間站再次傳來(lái)的好消息。

當(dāng)日,神舟十五號(hào)航天員乘組,使用空間站雙光子顯微鏡進(jìn)行成像測(cè)試。他們用探頭輕輕掠過(guò)臉部和前臂,一旁的電子屏幕上立即顯示出皮膚結(jié)構(gòu)及細(xì)胞的三維分布影像。

這不是顯微鏡第一次在軌成像測(cè)試。今年2月上旬,神舟十五號(hào)航天員乘組使用空間站雙光子顯微鏡,開(kāi)展在軌驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)任務(wù)并取得成功。這是目前已知的世界首次在航天飛行過(guò)程中,使用雙光子顯微鏡獲取航天員皮膚表皮及真皮淺層的三維圖像。

“如果能從這些圖像中發(fā)現(xiàn)空間環(huán)境中人體變化規(guī)律,就更好了!”程和平捧著手機(jī)與記者分享這些科學(xué)圖像時(shí)說(shuō)。

只有了解程和平團(tuán)隊(duì)十年來(lái)經(jīng)歷的艱難曲折,才能體會(huì)這些圖像的來(lái)之不易。2013年,程和平帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開(kāi)啟微型化雙光子顯微鏡研究時(shí),“全世界都不看好”。

歷經(jīng)10年,該團(tuán)隊(duì)完成了從科研儀器技術(shù)創(chuàng)新,到技術(shù)產(chǎn)品化,再到技術(shù)服務(wù)平臺(tái)化的躍遷。他們將中國(guó)帶到全球大腦成像研究的前沿,讓微型化雙光子顯微鏡在中國(guó)的高校院所、企業(yè)得到推廣應(yīng)用,為腦科學(xué)研究搭建起重要實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、提供了海量數(shù)據(jù)支持。

程和平希望,用微型化雙光子顯微鏡拓展人類(lèi)對(duì)腦宇宙的認(rèn)知疆域,為探索腦機(jī)接口原理、深化對(duì)大腦疾病機(jī)制的了解、推進(jìn)藥物研發(fā)開(kāi)辟一片新天地。

神舟十五號(hào)航天員乘組在軌使用空間站雙光子顯微鏡(視頻截圖)。中國(guó)載人航天工程辦公室供圖

一束光的啟迪

意識(shí)的生物學(xué)基礎(chǔ)是什么,記憶是如何存儲(chǔ)和恢復(fù)的……在世界各國(guó)的腦科學(xué)計(jì)劃中,這些問(wèn)題吸引著全球科學(xué)家們不斷上下求索。

在2021年國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》發(fā)布的125個(gè)最前沿的科學(xué)問(wèn)題中,有22個(gè)問(wèn)題與腦科學(xué)相關(guān)。

雙光子顯微鏡的出現(xiàn),仿佛是照在生命科學(xué)研究領(lǐng)域的一束光。

1992年,程和平用世界上第二臺(tái)雙光子顯微鏡,首次實(shí)現(xiàn)了心肌線(xiàn)粒體成像。

“雙光子顯微鏡,是用兩個(gè)光子同時(shí)激發(fā)同一個(gè)熒光分子的光學(xué)成像技術(shù)。它具有天然的光學(xué)斷層掃描效果,能看到的組織深度更深,成像的清晰度更高,像一個(gè)高性能的X光機(jī)?!背毯推秸f(shuō),與單光子顯微鏡相比,雙光子顯微鏡看得準(zhǔn)、看得深、光損傷小。但傳統(tǒng)的臺(tái)式雙光子顯微鏡非常笨重,足有房間那么大,所以只能觀(guān)察頭部固定的動(dòng)物或者動(dòng)物的腦切片。

研究一款微型化雙光子顯微鏡,觀(guān)察自由行走的小動(dòng)物腦袋中的一顆顆神經(jīng)元的動(dòng)態(tài)變化,成為程和平藏在心底的一個(gè)夢(mèng)想。

一個(gè)夢(mèng)想的點(diǎn)燃,有時(shí)只需一個(gè)使命的召喚。

2013年,國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)啟動(dòng)了國(guó)家重大科研儀器研制項(xiàng)目。程和平帶隊(duì)申請(qǐng)了“超高時(shí)空分辨微型化雙光子在體顯微成像系統(tǒng)”項(xiàng)目。

那一年,美國(guó)啟動(dòng)“創(chuàng)新性神經(jīng)技術(shù)推動(dòng)的腦計(jì)劃”,歐盟啟動(dòng)了旨在建立大型腦科學(xué)研究數(shù)據(jù)庫(kù)和腦功能計(jì)算機(jī)模擬平臺(tái)的“人腦計(jì)劃”。

而此前,我國(guó)在《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006—2020年)》中,已把“腦科學(xué)與認(rèn)知”列入基礎(chǔ)研究8個(gè)科學(xué)前沿問(wèn)題之一。

“中國(guó)科學(xué)家只有用自己研發(fā)的觀(guān)測(cè)儀器,做出原創(chuàng)性的腦科學(xué)成果,國(guó)際科學(xué)界才會(huì)認(rèn)可。我們希望研制一款成像儀,率先讓中國(guó)科學(xué)家用起來(lái)。用國(guó)外的儀器做研究,都是在別人建設(shè)的四梁八柱上做文章?!背毯推接檬姑剡_(dá)的決心來(lái)籌備項(xiàng)目的啟動(dòng)。

一場(chǎng)跨越山海的探索

想實(shí)現(xiàn)雙光子顯微鏡在自由活動(dòng)的動(dòng)物體上的高清成像,必須為它“瘦身”。

然而,極大的技術(shù)難度,讓團(tuán)隊(duì)一度面臨質(zhì)疑。程和平向科技日?qǐng)?bào)記者坦言,7200萬(wàn)元的投入“相當(dāng)于一噸百元大鈔”,究竟能不能收獲一個(gè)看得見(jiàn)的未來(lái),大家當(dāng)時(shí)心里很忐忑?!澳菚r(shí)世界多國(guó)嘗試微型化雙光子顯微鏡的研制,但都沒(méi)有實(shí)質(zhì)性突破,嘗試十幾次都無(wú)疾而終?!彼f(shuō)。

程和平所言非虛。2008年,瑞士有課題組公布了他們的微型雙光子系統(tǒng),僅重0.9克,并實(shí)現(xiàn)了大鼠在體鈣成像信號(hào)。但其空間分辨率極低,也未實(shí)現(xiàn)真正的自由運(yùn)動(dòng)下的成像。

2009年,德國(guó)有課題組展示了它們的微型雙光子系統(tǒng),其理論分辨率接近大型的雙光子顯微鏡。但其探頭較重,掃描速度很慢。

程和平身后,有一支不同尋常的團(tuán)隊(duì),團(tuán)隊(duì)中有人研究超快激光器,有人專(zhuān)攻高速電路,有人擅長(zhǎng)圖像處理,有人能做大數(shù)據(jù)分析……然而,研究起步階段,團(tuán)隊(duì)中無(wú)人具備研制系統(tǒng)性科研設(shè)備的經(jīng)驗(yàn),技術(shù)路線(xiàn)也不確定。

“怎么辦?只有一點(diǎn)點(diǎn)地認(rèn)真做?!背毯推浇o團(tuán)隊(duì)立下軍令狀。

在項(xiàng)目開(kāi)始的前兩年,大家爭(zhēng)分奪秒地汲取多學(xué)科的營(yíng)養(yǎng)。在北京大學(xué)分子醫(yī)學(xué)研究所300平方米的大儀器聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室里,來(lái)自機(jī)械、光學(xué)、生物、電路等研究領(lǐng)域的師生匯聚在一起,交流切磋。每周六上午的集體學(xué)習(xí),大家分享一周行業(yè)動(dòng)態(tài),介紹各自研究進(jìn)展。同時(shí),大量的國(guó)內(nèi)外頂尖專(zhuān)家被邀請(qǐng)來(lái)作報(bào)告。

引進(jìn)來(lái)的同時(shí),團(tuán)隊(duì)也頻頻走出去。僅2014年,他們就涉足美國(guó)、俄羅斯、澳大利亞、西班牙。每去一個(gè)地方,大家都會(huì)在當(dāng)天晚上寫(xiě)好總結(jié),發(fā)給團(tuán)隊(duì)共同學(xué)習(xí)。

空間站雙光子顯微鏡對(duì)航天員皮膚表層成像。

一場(chǎng)持續(xù)十年的攻關(guān)

2017年,團(tuán)隊(duì)終于迎來(lái)了振奮人心的進(jìn)展。

在如今北京大學(xué)膜生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備研發(fā)平臺(tái)內(nèi),一個(gè)只有拇指大小、重約2.2克的顯微鏡探頭,被珍藏在實(shí)驗(yàn)室深處——這是團(tuán)隊(duì)于2017年成功研制的第一臺(tái)微型化雙光子顯微鏡的核心部件。

這臺(tái)顯微鏡可以實(shí)現(xiàn)高時(shí)空分辨微型化成像,能實(shí)時(shí)記錄數(shù)十個(gè)神經(jīng)元、上千個(gè)神經(jīng)突觸動(dòng)態(tài)信號(hào)。這些突破性的進(jìn)展,使其入選2017年中國(guó)科學(xué)十大進(jìn)展。

4年后,該團(tuán)隊(duì)推出微型化雙光子顯微鏡的2.0版本,其成像視野擴(kuò)大到初代顯微鏡的7.8倍,同時(shí)具備三維成像能力,獲取了小鼠在自由運(yùn)動(dòng)行為中大腦三維區(qū)域內(nèi)上千個(gè)神經(jīng)元清晰穩(wěn)定的動(dòng)態(tài)功能圖像。

今年2月,團(tuán)隊(duì)又發(fā)布了他們研制的微型化三光子顯微鏡。該顯微鏡能直接透過(guò)大腦皮層和胼胝體,首次實(shí)現(xiàn)對(duì)自由行為中小鼠的大腦全皮層和海馬神經(jīng)元功能成像,神經(jīng)元鈣信號(hào)最大成像深度可達(dá)1.2毫米,血管成像深度可達(dá)1.4毫米。

致廣大而盡精微。10年,微型化雙光子顯微鏡完成了從高清成像,向更廣、更深成像的科研布局。然而,這在研制一款“大國(guó)重器”的探索之旅中,也許僅僅是開(kāi)始。

2016年,當(dāng)?shù)谝淮⑿突p光子顯微鏡的研究即將“破土”時(shí),一個(gè)聲音再次在程和平腦海里回響,“如果投入‘一噸百元大鈔’,只是交付3臺(tái)顯微鏡,性?xún)r(jià)比太低了。應(yīng)該先讓中國(guó)科研院所、企業(yè)的實(shí)驗(yàn)室用起來(lái),做出領(lǐng)先國(guó)際的研究,再向國(guó)際市場(chǎng)推廣。”

讓程和平下定決心辦公司的,還有3年來(lái)培養(yǎng)起來(lái)的一支團(tuán)隊(duì)。“國(guó)家投入這么大,讓我們長(zhǎng)了一身本事,項(xiàng)目結(jié)題后如果團(tuán)隊(duì)散了就太可惜了?!背毯推秸f(shuō)。

辦公司讓研究成果產(chǎn)品化,成為程和平團(tuán)隊(duì)的共識(shí)。2016年,程和平團(tuán)隊(duì)創(chuàng)立了北京超維景生物科技有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)超維景)。

一個(gè)新時(shí)代開(kāi)啟了。

一場(chǎng)自立自強(qiáng)的產(chǎn)業(yè)突圍

當(dāng)科學(xué)技術(shù)的光芒照進(jìn)產(chǎn)業(yè),不僅砥礪技術(shù)創(chuàng)新的成色,也可以點(diǎn)亮一片“暗夜”。要將高端精密科研儀器產(chǎn)品化,元器件的可靠性、穩(wěn)定性必須過(guò)硬。

微型物鏡,是微型化雙光子顯微鏡的關(guān)鍵核心零部件。團(tuán)隊(duì)核心成員、北京大學(xué)未來(lái)技術(shù)學(xué)院特聘副研究員吳潤(rùn)龍記得,最初做原理樣機(jī)時(shí),團(tuán)隊(duì)從國(guó)外一家公司進(jìn)口微型物鏡。

但當(dāng)團(tuán)隊(duì)進(jìn)入顯微鏡產(chǎn)品化階段后,對(duì)方的發(fā)展戰(zhàn)略也發(fā)生變化。“對(duì)方要求我們購(gòu)買(mǎi)他們合作伙伴的單光子顯微鏡系統(tǒng),物鏡不再單獨(dú)售賣(mài),而這個(gè)系統(tǒng)的價(jià)格要100多萬(wàn)元。代價(jià)太大,我們不能被‘卡脖子’?!眳菨?rùn)龍說(shuō),自此,團(tuán)隊(duì)開(kāi)始自行設(shè)計(jì)高數(shù)值孔徑的微型物鏡,并聯(lián)合國(guó)內(nèi)企業(yè)加工,在超維景進(jìn)行裝配和測(cè)試。

自勝者強(qiáng)。2018年,趙春竹到北京大學(xué)未來(lái)技術(shù)學(xué)院做博士后研究,為助力物鏡的自主研發(fā)按下了快進(jìn)鍵。

“經(jīng)過(guò)三代技術(shù)攻關(guān),我們已經(jīng)掌握了高端物鏡的設(shè)計(jì)技術(shù)。但在自主設(shè)計(jì)、加工的基礎(chǔ)上,還要形成高精度自主裝配的流程和方法。微型物鏡由多個(gè)鏡片疊加而成,每片直徑約3毫米,最初我們將所有的鏡片一起裝配完后,統(tǒng)一調(diào)試,但發(fā)現(xiàn)精度相差太大。后來(lái),我們優(yōu)化了裝調(diào)工藝,每安裝一片鏡片,都用儀器檢測(cè)光軸偏移量、焦距等參數(shù)。由于物鏡直徑太小,一開(kāi)始,調(diào)整幾微米的誤差,都要耗時(shí)一兩天。”趙春竹回憶,最艱難的時(shí)候,大家?guī)缀踅^望。但抱著不破樓蘭終不還的信念,大家?guī)孜⒚讕孜⒚椎厮揽模朕k法迭代技術(shù),最終攻克了高端微型物鏡裝配技術(shù)。

光纖是顯微鏡微型化的另一個(gè)瓶頸。團(tuán)隊(duì)成員、北大電子學(xué)院副教授王愛(ài)民設(shè)計(jì)了一款蜂窩狀的空芯光子帶隙光纖,讓激光通過(guò)光纖傳輸?shù)轿⑿突筋^的過(guò)程中,脈沖不發(fā)生畸變、能量幾乎不損耗,以有效激發(fā)小動(dòng)物體內(nèi)的熒光分子。

但讓王愛(ài)民措手不及的是,設(shè)計(jì)方案有了,國(guó)內(nèi)卻沒(méi)有廠(chǎng)家能生產(chǎn)這種光纖?!拔覀冏畛跽伊艘患彝鈬?guó)公司訂制。但一年后,這家公司提出翻番的價(jià)格,每米光纖的價(jià)格接近萬(wàn)元,僅光纖的成本就增加了幾百萬(wàn)元?!彼貞浾f(shuō),團(tuán)隊(duì)被“逼上梁山”,轉(zhuǎn)而聯(lián)袂上海光機(jī)所的一位青年學(xué)者一起摸索加工工藝,進(jìn)行國(guó)產(chǎn)化。

在北京大學(xué)未來(lái)技術(shù)學(xué)院教授陳良怡看來(lái),科研儀器國(guó)產(chǎn)化過(guò)程中的突圍,也將帶動(dòng)應(yīng)用基礎(chǔ)研究與產(chǎn)業(yè)發(fā)展“雙向奔赴”。

“我們的論文發(fā)表后,很多技術(shù)被公開(kāi)了,但很多人做重復(fù)實(shí)驗(yàn)時(shí)無(wú)法再現(xiàn),是因?yàn)榧庸ぶ杏泻芏嗉?xì)節(jié)問(wèn)題難以解決,這些細(xì)節(jié)在學(xué)術(shù)論文中也難以呈現(xiàn)。”陳良怡說(shuō),如果想將這款顯微鏡盡快用起來(lái),就要將科研成果產(chǎn)品化,帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。而產(chǎn)品化的過(guò)程,也促使他們思考,如何用成像技術(shù)推動(dòng)神經(jīng)科學(xué)、腦科學(xué)乃至整個(gè)生命科學(xué)基礎(chǔ)研究的發(fā)展。

目前,超維景研制的微型化雙光子顯微鏡已服務(wù)了150余家國(guó)內(nèi)實(shí)驗(yàn)室,年平均銷(xiāo)售額達(dá)5000萬(wàn)元。今年,公司還將拓展國(guó)際市場(chǎng)。

一項(xiàng)世界首創(chuàng)的應(yīng)用

10年前項(xiàng)目啟動(dòng)時(shí),程和平抱著“從幼兒園開(kāi)始讀一個(gè)博士學(xué)位”的心態(tài),研制微型化雙光子顯微鏡。

時(shí)光浩蕩向前,多年的厲兵秣馬是否能支撐國(guó)家重大戰(zhàn)略需求?團(tuán)隊(duì)將答卷寫(xiě)進(jìn)宇宙蒼穹。

2019年,在中國(guó)載人航天工程辦公室大力支持下,程和平團(tuán)隊(duì)、中國(guó)航天員科研訓(xùn)練中心李英賢團(tuán)隊(duì)、北京航空航天大學(xué)馮麗爽團(tuán)隊(duì)聯(lián)合相關(guān)企業(yè)及院所,組建了空間站雙光子顯微鏡項(xiàng)目團(tuán)隊(duì),由程和平擔(dān)任總負(fù)責(zé)人。

“中國(guó)要發(fā)展載人航天、要研究生命科學(xué),太空是一個(gè)難得的實(shí)驗(yàn)室。在失重環(huán)境下,人體細(xì)胞是如何完成新陳代謝的,大腦的神經(jīng)元又將發(fā)生什么變化,都是很好的研究課題。雙光子顯微鏡成像深度深,可以幫助我們逐層掃描、分析航天員的細(xì)胞結(jié)構(gòu)和代謝成分信息?!背毯推秸f(shuō)。

2022年9月,空間站雙光子顯微鏡研制成功。當(dāng)年11月12日,空間站雙光子顯微鏡搭乘天舟五號(hào)貨運(yùn)飛船成功運(yùn)抵中國(guó)空間站,成為世界首臺(tái)進(jìn)入太空的雙光子顯微鏡。

今年2月上旬的一天,空間站雙光子顯微鏡終于開(kāi)機(jī)。坐在中國(guó)航天員科研訓(xùn)練中心看到航天員操作畫(huà)面?zhèn)骰?,程和平松了一口氣:“終于成功了?!?/p>

消息傳來(lái),整個(gè)團(tuán)隊(duì)沸騰了。“這輩子能做這么一件事情,值了!”王愛(ài)民至今回憶起來(lái)仍激動(dòng)不已。

鮮為人知的是,為了達(dá)到航天應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn),顯微鏡經(jīng)歷了一次次蛻變。

精密的顯微鏡,要能承受飛船發(fā)射時(shí)的劇烈振動(dòng),這要求它足夠抗振?!白畛?,激光器的核心部件被振得粉碎。”北京大學(xué)未來(lái)技術(shù)學(xué)院助理研究員王俊杰記得,為了讓顯微鏡“強(qiáng)健筋骨”,他們將激光器的核心部件設(shè)計(jì)為固態(tài)結(jié)構(gòu),以增強(qiáng)激光器的機(jī)械強(qiáng)度,同時(shí)在激光器外部增加了減震裝置,相當(dāng)于給其上了一層保險(xiǎn)。

超維景的團(tuán)隊(duì)也參與進(jìn)來(lái)。超維景超快激光事業(yè)部經(jīng)理陳燕川介紹,他們將激光器核心部件置于-40℃至80℃的溫度下循環(huán)試驗(yàn),使部件在短期內(nèi)反復(fù)承受極端高低溫變化應(yīng)力以及極端溫度交替突變的影響,以排查隱患。為了確保萬(wàn)無(wú)一失,團(tuán)隊(duì)還制作多組關(guān)鍵部件樣品,進(jìn)行加量級(jí)、破壞性的振動(dòng)沖擊試驗(yàn),保證顯微鏡能滿(mǎn)足航天發(fā)射環(huán)境各種極端條件的挑戰(zhàn)。

最終,團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)突破:首次在軌驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了世界上首次雙光子顯微鏡在軌正常運(yùn)行,國(guó)內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)飛秒激光器在軌正常運(yùn)行,國(guó)際上首次在軌、在體觀(guān)測(cè)航天員細(xì)胞結(jié)構(gòu)和代謝成分信息。

一個(gè)夢(mèng)想的啟航

從突破理論研究瓶頸,到試水產(chǎn)業(yè)藍(lán)海,再到支撐國(guó)家重大戰(zhàn)略需求,程和平團(tuán)隊(duì)將科技創(chuàng)新的底色寫(xiě)在從技術(shù)創(chuàng)新到產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的躍遷中。如今,一個(gè)更宏大的構(gòu)想正在漸次舒展。

在南京江北新區(qū),成立近4年的北大分子醫(yī)學(xué)南京轉(zhuǎn)化研究院(以下簡(jiǎn)稱(chēng)轉(zhuǎn)化院),已搭建起高端腦成像的公共技術(shù)服務(wù)平臺(tái)“南京腦觀(guān)象臺(tái)”。后者可以提供微型化雙光子顯微鏡、超靈敏結(jié)構(gòu)光超分辨顯微鏡及高速三維掃描熒光成像系統(tǒng)等設(shè)備,幫助科研團(tuán)隊(duì)獲得從大腦突觸、神經(jīng)元集群、神經(jīng)環(huán)路,再到全腦水平的全景式腦功能成像。

科研團(tuán)隊(duì)的身后,還有一群人與他們并肩作戰(zhàn)。

幾乎每天,實(shí)驗(yàn)員陳雪莉都要為小鼠注入觀(guān)測(cè)所需的熒光蛋白,對(duì)小鼠進(jìn)行行為訓(xùn)練。

當(dāng)她為小鼠戴上顯微鏡探頭后,一旁的屏幕上會(huì)立即呈現(xiàn)出小鼠大腦的鈣活動(dòng)影像。

“腦觀(guān)象臺(tái)有一支技術(shù)團(tuán)隊(duì)。對(duì)于遴選通過(guò)的研究項(xiàng)目,技術(shù)團(tuán)隊(duì)會(huì)與科研團(tuán)隊(duì)一起制訂實(shí)驗(yàn)計(jì)劃,為學(xué)者們制備、訓(xùn)練小鼠,采集小鼠的腦活動(dòng)成像數(shù)據(jù),再將小鼠的行為學(xué)數(shù)據(jù)和腦活動(dòng)數(shù)據(jù)匹配,供科研人員分析小鼠在表現(xiàn)出某種行為時(shí),大腦發(fā)生了什么變化?!鞭D(zhuǎn)化院副院長(zhǎng)趙婷解釋?zhuān)X觀(guān)象臺(tái)希望將學(xué)者們從繁瑣高難的實(shí)驗(yàn)技術(shù)細(xì)節(jié)中解放出來(lái),加速?gòu)睦碚撛O(shè)想到實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的進(jìn)程。

憑借南京腦觀(guān)象臺(tái)成像技術(shù)的支持,科學(xué)家們已經(jīng)開(kāi)始收獲驚喜、成果迭出:小鼠有喜新厭舊的行為,而孤獨(dú)癥小鼠卻存在這一行為缺陷;清醒狀態(tài)下小鼠癲癇發(fā)作時(shí),神經(jīng)元異常放電……

趙婷介紹,如今,腦觀(guān)象臺(tái)已經(jīng)服務(wù)了100多家單位的180余個(gè)課題組,開(kāi)機(jī)時(shí)間累計(jì)超過(guò)2萬(wàn)小時(shí)。腦觀(guān)象臺(tái)與江北新區(qū)聯(lián)合發(fā)起的兩期“探索計(jì)劃”,也已累計(jì)支持48項(xiàng)課題研究。

十年春華秋實(shí)。一顆在未名湖畔種下的種子,如今正在千里之外的揚(yáng)子江畔落地生根、開(kāi)枝散葉,蔭澤全國(guó)的腦科學(xué)、神經(jīng)科學(xué)等領(lǐng)域的研究。

40多年前,少年程和平曾在他的筆記本上寫(xiě)下帶有科幻色彩的理想——“做一款思維記錄器”。

跨越萬(wàn)水千山,如今,理想照進(jìn)現(xiàn)實(shí),中國(guó)腦科學(xué)研究風(fēng)華正茂。

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