深圳新聞網2025年7月24日訊（記者 葉梅）7月23日，中國科學院深圳先進技術研究院醫學成像科學與技術系統全國重點實驗室鄭海榮院士、劉成波研究員和鄭煒研究員團隊在《科學進展》發表最新研究。研究團隊成功研制出高速大視野光聲/熒光多模態顯微成像儀器（LiTA-HM），實現了對活體小鼠全腦皮層范圍內神經元活動和微細血管同步、動態、高清成像，為非侵入式腦機接口的發展提供了新的信息采集范式。

LiTA-HM示意圖及其成像結果。研究團隊供圖

期刊副主編、美國杜克大學教授姚俊杰在同期發表的評論文章中表示，LiTA-HM將神經活動與血管生理融于同一影像，具備空間廣度與時間精度，為破譯大腦最基礎的神經血管協作機制提供了可能。這一突破使得學界向長久以來的目標更近一步——同時以單神經元與單血管的分辨率，實時觀測大腦功能與思維的律動。

神經血管耦合是指大腦中的神經元活動時，鄰近的血管會通過擴張增加血流量，以滿足神經元活動的能量需求。這種機制不僅是維持大腦正常功能的基礎，也對理解腦功能和開發腦機接口至關重要。然而，傳統的大腦神經血管耦合研究技術如磁共振成像、腦電圖、激光散斑成像等，因探測范圍小或時空分辨率不足，難以實現全腦尺度的神經元與血管活動實時高精度觀測。

為此，研究團隊在此前研發的新一代頭戴式顯微成像技術的基礎上，發展了多面轉鏡與陣列換能器技術，成功研制出高速大視野光聲/熒光多模態顯微成像儀器（LiTA-HM）。該儀器創新融合了光學分辨率光聲顯微成像技術與共聚焦熒光顯微成像技術，在硬件層面實現了雙模態圖像同步獲取與精確配準?；谙冗M的掃描與探測技術，成功解決傳統多模態系統在成像視野、分辨率與成像速度之間相互制約的問題。

研究人員介紹，LiTA-HM具備了6微米的空間分辨率、6毫米×5毫米的成像視野、每秒1.25幀的成像速度，在成像速度相近的情況下，成像視野較此前研發的新一代頭戴式顯微成像技術提升了數百倍，就像為看清大腦提供了一臺“高清全景攝像機”，能夠“高清直播”全腦范圍內單個神經元與單根血管的變化，為開展神經血管耦合機制研究提供了可能，也為腦機接口研究提供了更加全面的信息。

基于LiTA-HM，研究團隊探索了其在腦科學研究與應用中的潛力。在癲癇小鼠模型中，該儀器成功捕捉到了小鼠全腦視野下的擴散性抑制波傳播過程，發現神經元的動態變化與腦血管血液變化高度相關，為癲癇病灶定位和發作預測提供了新思路。在小鼠缺氧與麻醉狀態下的神經血管耦合研究發現，小鼠缺氧時，其神經元活動滯后于血管氧氣濃度變化，麻醉狀態時則兩者同步變化。這些發現為理解不同病理狀態下的大腦調控機制提供了重要依據。

研究團隊表示，未來將進一步優化該儀器的系統成像性能，擴大其成像視野并提升成像速度，將技術拓展至靈長類動物全腦視野的高速成像。在腦機接口應用方面，該技術有望用于腦功能信息非侵入讀取，基于神經血管耦合機制精準解析大腦功能活動，為腦機接口研究提供關鍵科學依據。

論文鏈接：https://doi.org/10.1126/sciadv.adw5275