由中心团队自主研发的“可穿戴式高时空分辨脑信息分析仪”突破现有设备无法兼顾微型化,高分辨率,高速率的问题,具有精准,实时,真实三大特点。可助力精准脑功能图谱搭建,应用于术中导航及神经疾病检测等多个场景。
11月25日,约翰·霍普金斯医学院的科学家们发表在《eLife》杂志上的一篇文章中提到了一个新创建的系统——当研究人员触碰小鼠的胡须时,该系统可以同时追踪小鼠脑细胞之间的数百万个连接。
脑细胞之间互相通讯的结构,我们称之为突触。它们非常小,有的甚至不到1微米——大约是人类头发宽度的十分之一。 突触和嵌入其中的受体对学习新事物十分关键。也有许多学说认为,突触是记忆被编码的地方。因此,能够对突触成像将帮助我们更好地了解行为、学习和记忆。
约翰·霍普金斯这套新系统的核心是双光子成像显微镜,它的优势在于能够以较大的规模对整个大脑的突触进行成像,但与此同时,它也有一定的局限性。在论文中,被观测的小鼠是在轻度麻醉的情况下成像的,即使是不用麻醉,受到设备限制,也必须要将小鼠的头部固定。
然而,对于探索心理过程和精神疾病的研究,在收集神经信号数据的同时,也需要观测小鼠的实际行为,这就需要有一种可以佩戴在小鼠头部,在自由活动时也能清晰成像的设备。浙大西投脑机于明年年初即将孵化“可穿戴式高时空分辨脑信息分析仪”项目,其核心设备就能做到这一点。
由中心团队自主研发的这套设备,可突破现有设备无法兼顾微型化,高分辨率,高速率的问题,具有精准,实时,真实三大特点。
精准:设备基于宽场荧光显微镜原理,实现了国际领先的1.6 μm高分辨率,能够清晰地观察到树突棘、突触等精细结构,追踪神经递质传递过程。
实时:120fps的高读出帧率,可实时动态监控神经信号。
真实:2.9g的设备重量,几乎不影响佩戴者的自由行为,能够获得最真实的神经元活动数据。
在光学系统、电路硬件和处理算法上的技术创新,不仅能实现精准的大范围轴向电控变焦,还能配合深度学习算法快速识别神经元特征。
实验者可以通过简单的操作将设备佩戴在自由活动的实验动物头部,并通过控制分析软件观察其神经元活动,并实现符合需求的数据分析。
技术研发团队将成立“领脑科技”,以产品设备+数据服务循环促进的模式,服务高校、研究所、医院和药物研发企业等。并可依据特定情景的需求,为他们定制成像设备及配套分析方案,同时也可提供实验平台等服务。
“可穿戴式高时空分辨脑信息分析仪”可助力精准脑功能图谱搭建,应用于术中导航及神经疾病检测等多个场景。