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1640 个神经元成像:新型 3.5 克 MiniXL 显微镜可让科学家同时观察多个大脑区域

Miniscope 超大 FOV (MiniXL) 的照片和横截面剖面图。图片来源:加州大学洛杉矶分校,通过 Science Advances;已裁剪
Miniscope 超大 FOV (MiniXL) 的照片和横截面剖面图。图片来源:加州大学洛杉矶分校,通过 Science Advances;已裁剪
加州大学洛杉矶分校的研究人员开发出一种 3.5 克重的微型显微镜,解决了一个长期存在的难题:同时观察自由移动的小鼠的多个脑区。这种名为 MiniXL 的新型开源设备提供了一个大视野--有效地为大脑复杂的网络打开了一扇新窗口。
Biotech Camera Open Source Science

多年来,研究小鼠行为的神经基础的科学家们面临着艰难的取舍。现有的微型显微镜要么视野非常小,只能观察一小块脑组织,要么太重,小鼠无法自然活动。这使得研究不同脑区如何协调产生社会交往或记忆形成等复杂行为变得异常困难。

现在,重 3.5 克的头戴式微型显微镜 Miniscope extra Large FOV (MiniXL) 成功地在 3.5 毫米直径的视场(FOV)内对 1,640 个神经元进行成像,比其前代产品 1 平方毫米的视场大 9 倍,从而推动了神经科学的发展。它使用 500 万像素 CMOS 传感器和用于数据流的单根 0.3 毫米同轴电缆,在 2 米长的线性轨迹上追踪了海马 CA1 中 44-53% 的位置细胞,并在小鼠社交互动过程中对左右内侧前额叶皮层 (mPFC) 和 mPFC 与伏隔核 (NAc) 进行了成像。该成果于 2025 年 6 月 11 日公布。

它的前身是Miniscope V4 和 MiniLFOV 要么太重,要么太弱。Miniscope V4 重 2.6 克,但一次只能成像约 200 个神经元。可以说,Miniscope 超大视场(MiniXL)成功地调和了其前代产品的优缺点,在 Miniscope 领域扮演了伊曼纽尔-康德(Immanuel Kant)的角色。

以下是它与前代产品(Miniscope V4 和 MiniLFOV)的比较:

功能 MiniXL(新) Miniscope V4 MiniLFOV
重量(克) 3.5 2.6 13.9
视场角 约 10 平方毫米 1 平方毫米 9.72 平方毫米
成像神经元 1640 3 次 ~200 ~2000
最小动物(大小) 小鼠 小鼠 大鼠

加州大学洛杉矶分校的研究团队利用它的双区成像能力,对 mPFC 和 NAc 同时进行成像,满足了人们对能够探索由多个脑区协调的行为的神经基础的工具的迫切需求。

除了技术指标,MiniXL 的另一个有趣之处在于其开源设计。作为加州大学洛杉矶分校 Miniscope 项目的一部分,所有设计文件和文档都将在网上免费提供,旨在降低技术和经济障碍,加速全球神经科学研究。

虽然这项技术是实验室研究的一次飞跃,但其在人类医学中的应用仍然遥遥无期。

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Chibuike Okpara, 2025-06-19 (Update: 2025-06-19)